KR20230098971A - Nonvolatile memory devices and methods of programming in nonvolatile memory devices - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치는 적어도 하나의 메모리 블록 및 제어 회로를 포함한다. 상기 적어도 하나의 메모리 블록은 비트 라인과 소스 라인 사이에 수직 방향으로 스트링 선택 트랜지스터, 복수의 메모리 셀들 및 접지 선택 트랜지스터가 직렬로 각각 배치되는 복수의 셀 스트링들을 포함하고, 상기 수직 방향으로 배치되는 복수의 스택들로 분할되고, 상기 복수의 스택들 각각은 상기 복수의 스택들의 경계에 인접하게 배치되는 적어도 하나의 더미 워드라인을 포함한다. 상기 제어 회로는 프로그램 실행 구간에서 상기 복수의 셀 스트링들의 선택 워드라인에 프로그램 전압을 인가하면서, 상기 복수의 스택들 중 상기 선택 워드라인이 속한 선택 스택보다 상기 수직 방향으로 상부에 배치된 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 인가되는 더미 전압의 레벨이 상기 프로그램 실행 구간 동안에 감소되도록 프로그램 동작을 제어한다. A non-volatile memory device according to example embodiments includes at least one memory block and a control circuit. The at least one memory block includes a plurality of cell strings in which a string select transistor, a plurality of memory cells, and a ground select transistor are disposed in series in a vertical direction between a bit line and a source line, and the plurality of cells arranged in the vertical direction is divided into stacks of the plurality of stacks, and each of the plurality of stacks includes at least one dummy word line disposed adjacent to a boundary of the plurality of stacks. The control circuit applies a program voltage to a selected word line of the plurality of cell strings in a program execution period, and at least one of the plurality of stacks disposed vertically above a selected stack to which the selected word line belongs. A program operation is controlled such that a level of a dummy voltage applied to the at least one dummy word line of an upper stack is reduced during the program execution period.

Description

비휘발성 메모리 장치 및 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법{NONVOLATILE MEMORY DEVICES AND METHODS OF PROGRAMMING IN NONVOLATILE MEMORY DEVICES}Non-volatile memory device and programming method of non-volatile memory device

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비휘발성 메모리 장치 및 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a non-volatile memory device and a method for programming the non-volatile memory device.

데이터를 저장하기 위한 반도체 메모리 장치는 크게 휘발성(volatile) 메모리 장치와 비휘발성(non-volatile) 메모리 장치로 대별될 수 있다. 셀 커패시터의 충전 또는 방전에 의해 데이터가 저장되는 디램(DRAM: Dynamic Random Access Memory) 등의 휘발성 메모리 장치는 전원이 인가되는 동안에는 저장된 데이터가 유지되지만 전원이 차단되면 저장된 데이터가 손실된다. 한편, 비휘발성 메모리 장치는 전원이 차단되어도 데이터를 저장할 수 있다. 휘발성 메모리 장치는 주로 컴퓨터 등의 메인 메모리로 사용되고, 비휘발성 메모리 장치는 컴퓨터, 휴대용 통신기기 등 넓은 범위의 응용 기기에서 프로그램 및 데이터를 저장하는 대용량 메모리로 사용되고 있다. Semiconductor memory devices for storing data can be largely classified into volatile memory devices and non-volatile memory devices. In a volatile memory device such as dynamic random access memory (DRAM), in which data is stored by charging or discharging cell capacitors, stored data is maintained while power is applied, but stored data is lost when power is cut off. Meanwhile, the non-volatile memory device may store data even when power is cut off. Volatile memory devices are mainly used as main memories of computers, etc., and non-volatile memory devices are used as large-capacity memories for storing programs and data in a wide range of application devices such as computers and portable communication devices.

최근에, 반도체 메모리 장치의 집적도를 향상시키기 위하여 수직형(vertical) 낸드 플래시 메모리 장치와 같이 메모리 셀들이 3차원으로 적층되는 비휘발성 메모리 장치가 활발히 연구되고 있다. 메모리 장치의 고밀도화 및 대용량화에 따라서 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 동작시 비선택된 메모리 셀들이 받는 디스터브(disturbance)가 증가한다.Recently, a non-volatile memory device in which memory cells are stacked in three dimensions, such as a vertical NAND flash memory device, has been actively researched to improve the degree of integration of semiconductor memory devices. As memory devices increase in density and capacity, disturbance received by unselected memory cells during a program operation of a nonvolatile memory device increases.

본 발명의 일 목적은 패스 디스터브를 감소시킬 수 있는 비휘발성 메모리 장치를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a non-volatile memory device capable of reducing path disturb.

본 발명의 일 목적은 패스 디스터브를 감소시킬 수 있는 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method for programming a non-volatile memory device capable of reducing path disturb.

본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치는 적어도 하나의 메모리 블록 및 제어 회로를 포함한다. 상기 적어도 하나의 메모리 블록은 비트 라인과 소스 라인 사이에 수직 방향으로 스트링 선택 트랜지스터, 복수의 메모리 셀들 및 접지 선택 트랜지스터가 직렬로 각각 배치되는 복수의 셀 스트링들을 포함하고, 상기 수직 방향으로 배치되는 복수의 스택들로 분할되고, 상기 복수의 스택들 각각은 상기 복수의 스택들의 경계에 인접하게 배치되는 적어도 하나의 더미 워드라인을 포함한다. 상기 제어 회로는 프로그램 실행 구간에서 상기 복수의 셀 스트링들의 선택 워드라인에 프로그램 전압을 인가하면서, 상기 복수의 스택들 중 상기 선택 워드라인이 속한 선택 스택보다 상기 수직 방향으로 상부에 배치된 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 인가되는 더미 전압의 레벨이 상기 프로그램 실행 구간 동안에 감소되도록 프로그램 동작을 제어한다.A non-volatile memory device according to example embodiments includes at least one memory block and a control circuit. The at least one memory block includes a plurality of cell strings in which a string select transistor, a plurality of memory cells, and a ground select transistor are disposed in series in a vertical direction between a bit line and a source line, and the plurality of cells arranged in the vertical direction is divided into stacks of the plurality of stacks, and each of the plurality of stacks includes at least one dummy word line disposed adjacent to a boundary of the plurality of stacks. The control circuit applies a program voltage to a selected word line of the plurality of cell strings in a program execution period, and at least one of the plurality of stacks disposed vertically above the selected stack to which the selected word line belongs. A program operation is controlled such that a level of a dummy voltage applied to the at least one dummy word line of an upper stack is reduced during the program execution period.

본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법에서는 비트 라인과 소스 라인 사이에 수직 방향으로 스트링 선택 트랜지스터, 복수의 메모리 셀들 및 접지 선택 트랜지스터가 직렬로 각각 배치되는 복수의 셀 스트링들을 포함하는 적어도 하나의 메모리 블록을 복수의 스택들로 분할하고(상기 복수의 스택들 각각은 상기 복수의 스택들의 경계에 인접하게 배치되는 적어도 하나의 더미 워드라인을 포함함), 프로그램 실행 구간에서 상기 복수의 셀 스트링들의 선택 워드라인에 프로그램 전압을 인가하고, 상기 복수의 스택들 중 상기 선택 워드라인이 속한 선택 스택보다 상기 수직 방향으로 상부에 배치된 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 인가되는 더미 전압의 레벨을 상기 프로그램 실행 구간에서 감소시킨다.A method of programming a nonvolatile memory device according to embodiments of the present invention includes a plurality of cell strings in which a string select transistor, a plurality of memory cells, and a ground select transistor are disposed in series in a vertical direction between a bit line and a source line. Divide at least one memory block of a plurality of stacks into a plurality of stacks (each of the plurality of stacks includes at least one dummy word line disposed adjacent to a boundary of the plurality of stacks), and in a program execution section, the plurality of stacks A program voltage is applied to a selected word line of cell strings of , and the at least one dummy word line of at least one upper stack disposed vertically higher than a selected stack to which the selected word line belongs among the plurality of stacks. The level of the dummy voltage applied to is reduced during the program execution period.

본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치는 적어도 하나의 메모리 블록 및 제어 회로를 포함한다. 상기 적어도 하나의 메모리 블록은 비트 라인과 소스 라인 사이에 수직 방향으로 스트링 선택 트랜지스터, 복수의 메모리 셀들 및 접지 선택 트랜지스터가 직렬로 각각 배치되는 복수의 셀 스트링들을 포함하고, 상기 수직 방향으로 배치되는 물리 블록보다 작은 복수의 서브 블록들로 분할되고, 상기 복수의 서브 블록들 각각은다른 서브 블록에 인접한 적어도 하나의 경계 워드라인과 상기 적어도 하나의 경계 워드라인을 제외한 내부 워드라인들을 포함한다. 상기 제어 회로는 프로그램 실행 구간에서 상기 복수의 셀 스트링들의 선택 워드라인에 프로그램 전압을 인가하면서, 상기 복수의 서브 블록들 중 상기 선택 워드라인이 속한 선택 서브 블록보다 상기 수직 방향으로 상부에 배치된 적어도 하나의 상부 서브 블록의 상기 적어도 하나의 경계 워드라인에 인가되는 더미 전압의 레벨이 상기 프로그램 실행 구간에서 감소되도록 프로그램 동작을 제어한다. A non-volatile memory device according to example embodiments includes at least one memory block and a control circuit. The at least one memory block includes a plurality of cell strings in which a string select transistor, a plurality of memory cells, and a ground select transistor are disposed in series in a vertical direction between a bit line and a source line, and the physical block, and each of the plurality of sub-blocks includes at least one boundary word line adjacent to another sub-block and internal word lines excluding the at least one boundary word line. While applying a program voltage to a selected word line of the plurality of cell strings in a program execution period, the control circuit may include at least one of the plurality of sub-blocks disposed above the selected sub-block to which the selected word line belongs in the vertical direction. A program operation is controlled such that the level of the dummy voltage applied to the at least one boundary word line of one upper sub-block is reduced during the program execution period.

본 발명의 실시예들에 따르면, 프로그램 수행 구간에서 복수의 스택들 중 선택 스택보다 상부에 배치되는 상부 스택의 더미 워드라인들에 인가되는 더미 워드라인들의 전압을 감소시켜 더미 워드라인들에 연결되는 더미 메모리 셀들을 턴-오프시켜 선택 스택으로부터 받을 수 있는 프로그램 전압과 프로그램 패스 전압으로 인한 패스 디스터브를 감소시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, voltages applied to dummy word lines of an upper stack disposed above a selected stack among a plurality of stacks are reduced in a program execution period, and the dummy word lines are connected to the dummy word lines. Path disturbance due to a program voltage and a program pass voltage that can be received from the selected stack can be reduced by turning off the dummy memory cells.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 방법에서 더미 전압의 레벨을 상기 프로그램 실행 구간에서 감소시키는 단계를 상세히 나타내는 흐름도이고, 도 4는 도 3의 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 메모리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 도 5의 메모리 시스템에서 비휘발성 메모리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6의 비휘발성 메모리 장치에서 메모리 셀 어레이의 예를 나타내는 블록도이다.
도 8a는 도 7의 메모리 블록들 중 하나를 나타내는 회로도이다.
도 8b 내지 도 8d는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 도 8a의 셀 스트링들 중 하나를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 도 6의 비휘발성 메모리 장치에서 제어 회로의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 도 6의 비휘발성 메모리 장치에서 전압 생성기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 복수의 프로그램 루프들의 각각에 포함되는 동작 구간들을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 하나의 셀 스트링의 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 셀 스트링에 포함되는 하나의 메모리 셀의 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 14a는 본 발명의 실시예들에 따른 메모리 블록의 구조를 나타내는 회로도이고, 도 14b는 도 14a의 구조에 상응하는 메모리 블록을 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치에 포함되는 경계 층의 일 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 프로그램 동작을 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16의 프로그램 동작에 따른 제1 스택에 대한 프로그램 방법의 일 실시예를 나타내는 타이밍도이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 3개의 스택들로 분할된 메모리 블록을 나타내는 단면도이다.
도 19는 도 18의 메모리 블록의 스택들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타내고, 도 20은 도 19의 프로그램 방법에서 프로그램 실행 구간을 보다 상세히 나타낸다.
도 21은 도 18의 메모리 블록의 스택들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타내고, 도 22는 도 21의 프로그램 방법에서 프로그램 실행 구간을 보다 상세히 나타낸다.
도 23은 도 18의 메모리 블록의 스택들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타내고, 도 24는 도 23의 프로그램 방법에서 프로그램 실행 구간을 보다 상세히 나타낸다.
도 25는 도 18의 메모리 블록의 스택들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타내고, 도 26은 도 25의 프로그램 방법에서 프로그램 실행 구간을 보다 상세히 나타낸다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 3개의 서브 블록들로 분할된 메모리 블록을 나타내는 단면도이다.
도 28은 도 27의 메모리 블록의 서브 블록들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타낸다.
도 29는 도 27의 메모리 블록의 서브 블록들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타낸다.
도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 32는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.
1 is a flowchart illustrating a method of programming a non-volatile memory device according to example embodiments.
2 is a timing diagram illustrating a method of programming a nonvolatile memory device according to example embodiments.
FIG. 3 is a flowchart illustrating in detail a step of decreasing the level of a dummy voltage in the program execution period in the method of FIG. 1 according to embodiments of the present invention, and FIG. 4 is a timing diagram illustrating the method of FIG. 3 .
5 is a block diagram illustrating a configuration of a memory system according to example embodiments.
6 is a block diagram illustrating a nonvolatile memory device in the memory system of FIG. 5 according to example embodiments.
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a memory cell array in the nonvolatile memory device of FIG. 6 .
8A is a circuit diagram illustrating one of the memory blocks of FIG. 7 .
8B to 8D each show one of the cell strings of FIG. 8A according to embodiments of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a control circuit in the nonvolatile memory device of FIG. 6 according to example embodiments.
10 is a block diagram illustrating a configuration of a voltage generator in the nonvolatile memory device of FIG. 6 according to example embodiments.
11 is a diagram illustrating operation sections included in each of a plurality of program loops.
12 is a diagram illustrating an example of a structure of one cell string according to embodiments of the present invention.
13 is a diagram illustrating an example of a structure of one memory cell included in the cell string of FIG. 12 .
14A is a circuit diagram illustrating a structure of a memory block according to example embodiments, and FIG. 14B is a perspective view illustrating a memory block corresponding to the structure of FIG. 14A.
15 is a cross-sectional view illustrating an example of a boundary layer included in a nonvolatile memory device according to example embodiments.
16 is a diagram illustrating a program operation according to embodiments of the present invention.
FIG. 17 is a timing diagram illustrating an embodiment of a programming method for a first stack according to the program operation of FIG. 16 .
18 is a cross-sectional view illustrating a memory block divided into three stacks according to example embodiments.
FIG. 19 shows an embodiment of a program method for stacks of memory blocks of FIG. 18, and FIG. 20 shows a program execution section in the program method of FIG. 19 in more detail.
FIG. 21 shows an embodiment of a program method for stacks of memory blocks of FIG. 18 , and FIG. 22 shows a program execution section in the program method of FIG. 21 in more detail.
FIG. 23 shows an embodiment of a program method for stacks of memory blocks of FIG. 18 , and FIG. 24 shows a program execution section in the program method of FIG. 23 in more detail.
FIG. 25 shows an embodiment of a program method for stacks of memory blocks of FIG. 18 , and FIG. 26 shows a program execution section in the program method of FIG. 25 in more detail.
27 is a cross-sectional view illustrating a memory block divided into three sub-blocks according to example embodiments.
FIG. 28 illustrates an embodiment of a programming method for sub-blocks of the memory block of FIG. 27 .
FIG. 29 illustrates an embodiment of a programming method for sub-blocks of the memory block of FIG. 27 .
30 schematically shows a non-volatile memory device according to embodiments of the present invention.
31 is a cross-sectional view illustrating a nonvolatile memory device according to example embodiments.
32 is a block diagram illustrating an electronic system including a semiconductor device according to example embodiments.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of programming a non-volatile memory device according to example embodiments.

도 1에는 비트 라인과 소스 라인 사이에 수직 방향으로 스트링 선택 트랜지스터, 복수의 메모리 셀들 및 접지 선택 트랜지스터가 직렬로 각각 배치되는 복수의 셀 스트링들을 구비하는 적어도 하나의 메모리 블록을 포함하는 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법이 도시되어 있다. 실시예들에 따라서, 상기 비휘발성 메모리 장치는 3차원 낸드 플래시 메모리 장치 또는 수직형 낸드 플래시 메모리 장치를 포함할 수 있다.1 , a nonvolatile memory device including at least one memory block including a plurality of cell strings in which a string select transistor, a plurality of memory cells, and a ground select transistor are arranged in series between a bit line and a source line in a vertical direction. The program method of is shown. According to example embodiments, the nonvolatile memory device may include a 3D NAND flash memory device or a vertical NAND flash memory device.

도 1을 참조하면, 상기 복수의 셀 스트링들을 복수의 스택들로 분할한다(S110). 상기 복수의 스택들 각각은 상기 복수의 스택들의 경계에 배치되거나 경계에 인접하게 배치되는 적어도 하나의 더미 워드라인을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the plurality of cell strings are divided into a plurality of stacks (S110). Each of the plurality of stacks may include at least one dummy word line disposed at or adjacent to a boundary of the plurality of stacks.

프로그램 루프의 비트라인 셋업 구간에서 상기 복수의 셀 스트링들의 채널들을 제1 전압으로 프리차지한다(S150). Channels of the plurality of cell strings are precharged with a first voltage in the bit line setup period of the program loop (S150).

일반적으로 비트 라인 셋업 구간에서 스트링 선택 트랜지스터들을 통하여 비트 라인의 셋업 전압으로 셀 스트링들의 채널들의 프리차지가 수행될 수 있다. 그러나 프로그램 디스터브(program disturbance)의 감소를 위하여 메모리 셀들이 상부에 위치할수록 먼저 프로그램되는 경우에는 프로그램이 수행된 메모리 셀들 중 적어도 하나의 메모리 셀이 소거 상태로부터 프로그램 상태로 프로그램 되면, 셀 스트링의 채널은 더 이상 스트링 선택 트랜지스터를 통하여 초기화, 즉 프리차지될 수 없다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따라서, 메모리 셀들이 상부에 위치할수록 먼저 프로그램되는 동작에서, 셀 스트링의 채널은 접지 선택 트랜지스터를 통하여 프리차지될 수 있다.In general, in a bit line setup period, channels of cell strings may be precharged with a setup voltage of the bit line through string select transistors. However, in order to reduce program disturbance, when memory cells are programmed first as they are located at the top, if at least one memory cell among the programmed memory cells is programmed from the erase state to the program state, the channel of the cell string It can no longer be initialized, that is, precharged through the string select transistor. Therefore, according to embodiments of the present invention, in an operation in which memory cells are programmed first as they are located at the top, the channel of the cell string may be precharged through the ground select transistor.

3차원 낸드 플래시 장치의 채널 홀의 사이즈 또는 홀의 CD(critical dimension)이 작을수록 프로그램 디스터브(program disturb)에 취약하다. MLC(Multi Level Cell)의 경우 하나의 메모리 셀에 프로그램되는 상태의 수의 증가한다. 이 경우 프로그램 루프의 수가 증가하게 되고, 프로그램 루프의 수가 증가할수록 프로그램 디스터브에 따른 성능 열화가 더 크다. 따라서, 채널 홀의 사이즈가 감소하는 방향으로 프로그램을 수행할 수 있다. 이와 같이, 채널 홀의 사이즈가 감소하는 방향으로 프로그램을 수행하는 경우에는 접지 선택 라인에 바이어스 전압을 인가하고 소스 라인의 전압을 이용하여 USIP(unselect string initial precharge)를 수행한다.A 3D NAND flash device is vulnerable to program disturb as the size of a channel hole or a critical dimension (CD) of the hole is small. In the case of MLC (Multi Level Cell), the number of states programmed into one memory cell increases. In this case, the number of program loops increases, and performance degradation due to program disturb increases as the number of program loops increases. Therefore, programming can be performed in a direction in which the size of the channel hole decreases. As such, when programming is performed in a direction in which the size of the channel hole decreases, a bias voltage is applied to the ground selection line and USIP (unselect string initial precharge) is performed using the voltage of the source line.

상기 프로그램 루프의 프로그램 실행 구간에서 상기 복수의 셀 스트링들의 선택 워드라인에 프로그램 전압을 인가하면서 상기 복수의 스택들 중 상기 선택 워드라인이 속한 선택 스택보다 상기 수직 방향으로 상부에 배치된 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 인가되는 더미 전압의 레벨을 상기 프로그램 실행 구간에서 감소시킨다(S200). At least one upper part of the plurality of stacks disposed vertically higher than a selection stack to which the selection word line belongs among the plurality of stacks while applying a program voltage to a selected word line of the plurality of cell strings in a program execution period of the program loop. The level of the dummy voltage applied to the at least one dummy word line of the stack is reduced in the program execution period (S200).

상기 프로그램 루프의 프로그램 리커버리 구간에서 상기 선택 워드라인과 상기 복수의 셀 스트링들의 비선택 워드라인들을 리커버리한다(S300). In the program recovery section of the program loop, the selected word line and non-selected word lines of the plurality of cell strings are recovered (S300).

선택 워드라인들과 비선택 워드라인들을 네거티브 전압으로 리커버리한 후 제2 전압으로 리커버리될 수 있다. 상기 선택 워드라인들과 비선택 워드라인들을 네거티브 전압으로 리커버리한 후 제2 전압으로 리커버리하면, 셀 스트링들의 채널이 접지 전압 레벨로 하강된 후, 프로그램 리커버리 구간 후의 검증 독출 구간에서 프리차지 이전의 전압으로 안정적으로 리커버리 될 수 있다. 이 경우에, 비선택 셀 스트링에서 발생할 수 있는 소프트-소거(soft erase)와 선택 셀 스트링에서 발생할 수 있는 핫 캐리어 인젝션(hot carrier injection)을 방지할 수 있다.After recovering the selected word lines and the non-selected word lines to the negative voltage, they may be recovered to the second voltage. When the selected word lines and unselected word lines are recovered with a negative voltage and then recovered with a second voltage, after the channel of the cell strings is lowered to the ground voltage level, the voltage before precharge in the verify read period after the program recovery period can be reliably recovered. In this case, it is possible to prevent soft erase that may occur in unselected cell strings and hot carrier injection that may occur in selected cell strings.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법을 나타내는 타이밍도이다.2 is a timing diagram illustrating a method of programming a nonvolatile memory device according to example embodiments.

도 2에는 복수의 프로그램 루프들 중 하나의 프로그램 루프의 비트 라인 셋업 구간(PBLS), 프로그램 실행 구간(PGME), 프로그램 리커버리 구간(PGMRC) 및 검증 독출 구간(VFRD)이 도시되어 있다. 시점들(T1~T8)은 각 구간의 경계를 나타낸다.2 illustrates a bit line setup period PBLS, a program execution period PGME, a program recovery period PGMRC, and a verify read period VFRD of one program loop among a plurality of program loops. The viewpoints T1 to T8 indicate the boundary of each section.

도 2를 참조하면, 비트 라인 셋업 구간(PBLS) 동안 선택된 셀 스트링의 스트링 선택 라인(SSL_SEL)과 접지 선택 라인(GSL_SEL)에는 시점(T1)부터 시점(T2)까지 접지 전압(VSS)이 인가되고, 시점(T2)부터 시점까지(T4)까지는 제1 턴-온 전압(VON1)이 인가된다. 비선택 셀 스트링의 스트링 선택 라인(SSL_UNS)과 접지 선택 라인(GSL_UNS)에는 시점(T1)부터 시점(T2)까지 접지 전압(VSS)이 인가되고, 시점(T2)부터 시점까지(T3)까지는 제1 턴-온 전압(VON1)이 인가되고, 시점(T3)부터 시점까지(T4)까지는 전압(VSS)이 인가된다. Referring to FIG. 2 , during the bit line setup period PBLS, the ground voltage VSS is applied to the string selection line SSL_SEL and the ground selection line GSL_SEL of the selected cell string from the time point T1 to the time point T2. , the first turn-on voltage VON1 is applied from the time point T2 to the time point T4. The ground voltage VSS is applied to the string selection line SSL_UNS and the ground selection line GSL_UNS of the non-selected cell string from time point T1 to time point T2, and from time point T2 to time point T3 1 turn-on voltage VON1 is applied, and voltage VSS is applied from time point T3 to time point T4.

실시예에 있어서, 비선택 셀 스트링의 위치에 따라 비선택 셀 스트링의 스트링 선택 라인(SSL_UNS)과 접지 선택 라인(GSL_UNS)에 인가되는 전압 레벨들은 달라질 수 있다.In an embodiment, voltage levels applied to the string selection line SSL_UNS and the ground selection line GSL_UNS of the unselected cell string may vary according to the position of the unselected cell string.

선택 워드라인(WL_SEL)과 비선택 워드라인(WL_UNS)에는 시점(T1)부터 시점(T4)까지 접지 전압보다 높은 레벨을 가지는 제2 전압(V2)이 인가된다. 따라서 셀 스트링들 각각의 채널(CH)은 접지 전압(VSS)로부터 제1 전압(V1)으로 프리차지된다. 즉, 비선택 스트링 초기 프리차지(unselect string initial precharge, 이하 'USIP')를 수행하여 셀 스트링들 각각의 채널을 제1 전압(V1)으로 프리차지한다.A second voltage V2 having a higher level than the ground voltage is applied to the selected word line WL_SEL and the unselected word line WL_UNS from time T1 to time T4. Accordingly, the channel CH of each of the cell strings is precharged with the first voltage V1 from the ground voltage VSS. That is, by performing unselect string initial precharge (hereinafter referred to as 'USIP'), each channel of the cell strings is precharged with the first voltage V1.

상기 USIP는 게이트 유도 드레인 누설(GIDL, gate induced drain leakage)을 이용하여 수행될 수 있다. GIDL은 그 명칭에서 알 수 있듯이, 트랜지스터의 게이트(gate)에 의해 트랜지스터의 드레인(drain)에 누설(leakage)이 발생하는 현상이다. 예를 들어, 게이트에 0V 또는 음의 전압 레벨이 인가되고, 드레인에 충분히 높은 양의 전압 레벨이 인가되는 상태에서 드레인 근방에서의 산화물(oxide)은 게이트의 에너지가 높고 드레인이 낮은 에너지가 된다. 이 때 실리콘(Si) 자체에 너무나 많은 밴드 밴딩(band bending)이 걸리면서 실리콘 표면의 밸런스 밴드(valence band)에서 실리콘 벌크(bulk)의 컨덕션 밴드(conduction band)로 전자(electron)의 밴드간 터널링(band-to-band tunneling)이 일어난다.The USIP may be performed using gate induced drain leakage (GIDL). As the name suggests, GIDL is a phenomenon in which leakage occurs in the drain of a transistor by the gate of the transistor. For example, in a state where 0V or a negative voltage level is applied to the gate and a sufficiently high positive voltage level is applied to the drain, an oxide near the drain becomes high in gate energy and low in drain. At this time, too much band bending is applied to the silicon (Si) itself, resulting in tunneling of electrons from the valence band of the silicon surface to the conduction band of the bulk of the silicon. (band-to-band tunneling) takes place.

이렇게 터널링된 전자는 드레인 전극으로 끌려가게 되고 결국 드레인 전류가 증가하게 된다. 이때 보통 기판이 접지로 바이어스되어 있기 때문에 홀(hole)은 드레인 대비 상대적으로 낮은 기판 쪽으로 끌려간다. 일반적으로, 게이트 전압이 음의 전압 레벨이라는 의미는 트랜지스터를 턴오프 하고자 하는 상황인데 GIDL에 의해 드레인 전류가 증가하게 되어 턴온된 것처럼 동작하는 것이다. 이러한 GIDL 현상은 게이트가 음의 전압일수록, 드레인이 더 큰 양의 전압일수록 GIDL 전류가 증가하게 된다.The tunneled electrons are attracted to the drain electrode, and eventually the drain current increases. At this time, since the substrate is usually biased to ground, the hole is drawn to the side of the substrate that is relatively low compared to the drain. In general, the negative gate voltage means that the transistor is turned off, but the drain current is increased by GIDL so that the transistor operates as if turned on. In this GIDL phenomenon, the GIDL current increases as the gate voltage becomes more negative and the drain voltage becomes more positive.

이러한 GIDL을 이용하여 셀 스트링들 각각의 채널을 프리차지 할 수 있다. GIDL을 발생시기키 위하여 셀 스트링의 스트링 선택 트랜지스터 또는 접지 선택 트랜지스터 또는 GIDL 트랜지스터가 이용될 수 있고, 이에 대하여는 도 8b 내지 도 8d를 참조하여 후술한다.Channels of each cell string may be precharged using such GIDL. To generate GIDL, a string select transistor of a cell string, a ground select transistor, or a GIDL transistor may be used, which will be described later with reference to FIGS. 8B to 8D.

비트라인 셋업 구간(PBLS)의 시작 시점(T1)에서 비트라인(BL)에는 기입 데이터의 값에 따라서 프로그램 금지 전압(VINH) 또는 프로그램 허용 전압(VPER)이 인가될 수 있다.At the start point T1 of the bit line setup period PBLS, the program inhibit voltage VINH or the program allow voltage VPER may be applied to the bit line BL according to the value of the write data.

비트 라인 셋업 구간(PBLS)에 연속하는 시점(T4)부터 시점(T5)까지의 프로그램 수행 구간(PGME) 동안, 선택 셀 스트링의 스트링 선택 라인(SSL_SEL)과 접지 선택 라인(GSL_SEL)에는 제1 턴-온 전압(VON1)이 인가되고, 비선택 셀 스트링의 스트링 선택 라인(SSL_UNS)과 접지 선택 라인(GSL_UNS)에는 접지 전압(VSS)이 인가되고, 선택 워드라인(WL_SEL)에는 프로그램 전압(VPGM)이 인가되고, 비선택 워드라인(WL_UNS)에는 프로그램 패스 전압(VPPASS)이 인가된다. 따라서, 셀 스트링들 각각의 채널(CH)의 전위는 제3 전압(V3)으로 상승한다. 프로그램 수행 구간(PGME)에서 비트라인(BL)은 기입 데이터의 값에 따라서 프로그램 금지 전압(VINH) 또는 프로그램 허용 전압(VPER)이 유지된다.During the program execution period PGME from the time point T4 to the time point T5 subsequent to the bit line setup period PBLS, the string selection line SSL_SEL and the ground selection line GSL_SEL of the selected cell string have a first turn -On voltage VON1 is applied, ground voltage VSS is applied to the string selection line SSL_UNS and ground selection line GSL_UNS of the unselected cell string, and program voltage VPGM is applied to the selected word line WL_SEL. is applied, and the program pass voltage VPPASS is applied to the unselected word line WL_UNS. Accordingly, the potential of the channel CH of each of the cell strings rises to the third voltage V3. In the program execution period PGME, the bit line BL maintains the program inhibit voltage VINH or the program allow voltage VPER according to the value of the write data.

프로그램 수행 구간(PGME)에 연속하는 시점(T5)부터 시점(T7)까지의 프로그램 리커버리 구간(PGMRC) 동안, 선택 셀 스트링의 스트링 선택 라인(SSL_SEL)과 접지 선택 라인(GSL_SEL)에는 제1 턴-온 전압(VON1)이 인가되고, 비선택 셀 스트링의 스트링 선택 라인(SSL_UNS)과 접지 선택 라인(GSL_UNS)에는 제1 턴-온 전압(VON1)보다 낮은 레벨의 제2 턴-온 전압(VON2)이 인가된다. 또한 선택 워드라인(WL_SEL)과 비선택 워드라인 WL_UNS)에는 시점(T5)에서 시점(T6)까지 제1 네거티브 전압(VNEG1)이 인가된 후, 시점(T6)에서 시점(T7)까지는 제2 전압(V2)이 인가된다. During the program recovery period PGMRC from the time point T5 to the time point T7 subsequent to the program execution period PGME, the string selection line SSL_SEL and the ground selection line GSL_SEL of the selected cell string have a first turn- The turn-on voltage VON1 is applied, and a second turn-on voltage VON2 lower than the first turn-on voltage VON1 is applied to the string select line SSL_UNS and the ground select line GSL_UNS of the unselected cell string. this is authorized In addition, after the first negative voltage VNEG1 is applied to the selected word line WL_SEL and the non-selected word line WL_UNS from time T5 to time T6, the second voltage from time T6 to time T7 is applied. (V2) is applied.

즉, 선택 워드라인(WL_SEL)과 비선택 워드라인 WL_UNS)은 제1 네거티브 전압(VNEG1)으로 리커버리 된 후 제2 전압(V2)으로 리커버리된다. 이 때, 선택 셀 스트링의 스트링 선택 라인(SSL_SEL)과 접지 선택 라인(GSL_SEL)에는 제1 턴-온 전압(VON1)이 인가되고, 비선택 셀 스트링의 스트링 선택 라인(SSL_UNS)과 접지 선택 라인(GSL_UNS)에는 제1 턴-온 전압(VON1)보다 낮은 레벨의 제2 턴-온 전압(VON2)이 인가되어 선택 셀 스트링과 비선택 셀 스티링이 오픈되어 있으므로 셀 스트링들 각각의 채널(CH)의 전위는 접지 전압(VSS) 부근의 레벨로 하강하여 유지된다. 프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에서 비트라인(BL)의 전압은 프로그램 허용 전압(VPER)으로 수렴한다. That is, the selected word line WL_SEL and the unselected word line WL_UNS are recovered to the first negative voltage VNEG1 and then to the second voltage V2. At this time, the first turn-on voltage VON1 is applied to the string selection line SSL_SEL and the ground selection line GSL_SEL of the selected cell string, and the string selection line SSL_UNS and the ground selection line ( GSL_UNS) is applied with the second turn-on voltage VON2, which is lower than the first turn-on voltage VON1, so that the selected cell string and the non-selected cell string are open. The potential drops to a level near the ground voltage VSS and is maintained. In the program recovery period PGMRC, the voltage of the bit line BL converges to the program allowable voltage VPER.

프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에 연속하는 시점(T7)부터 시점(T8)까지의 검증 독출 구간(VFRD) 동안, 선택 셀 스트링의 스트링 선택 라인(SSL_SEL)과 접지 선택 라인(GSL_SEL)에는 검증 패스 전압(VVPASS)이 인가되고, 비선택 셀 스트링의 스트링 선택 라인(SSL_UNS)과 접지 선택 라인(GSL_UNS)에는 접지 전압(VSS)이 인가된다. 또한, 선택 워드라인(WL_SEL)에는 검증 독출 전압(VPV)이 인가되고, 비선택 워드라인(WL_UNS)에는 검증 패스 전압(VVPASS)이 인가된다. 따라서 선택 셀 스트링(STR_SEL)의 채널의 전위는 접지 전압(VSS) 부근의 레벨로 유지되고, 비선택 셀 스트링(STR_UNS)의 채널의 전위는 제4 전압(V4) 레벨로 상승한다. 제4 전압(V4)은 제3 전압(V3) 보다는 작고, 제1 전압(V1) 보다는 클 수 있다. 따라서, 비선택 셀 스트링(STR_UNS)에서 발생할 수 있는 소프트 소거 및 선택 셀 스트링(STR_SEL)의 에지에서 발생할 수 있는 HCI(hot carrier injection)를 방지할 수 있다.During the verification read period VFRD from the time point T7 to the time point T8 consecutive to the program recovery period PGMRC, the string selection line SSL_SEL and the ground selection line GSL_SEL of the selected cell string have a verification pass voltage ( VVPASS) is applied, and the ground voltage VSS is applied to the string selection line SSL_UNS and the ground selection line GSL_UNS of the unselected cell string. In addition, the verify read voltage VPV is applied to the selected word line WL_SEL, and the verify pass voltage VVPASS is applied to the unselected word line WL_UNS. Accordingly, the potential of the channel of the selected cell string STR_SEL is maintained at a level near the ground voltage VSS, and the potential of the channel of the unselected cell string STR_UNS rises to the level of the fourth voltage V4. The fourth voltage V4 may be lower than the third voltage V3 and higher than the first voltage V1. Accordingly, it is possible to prevent soft erase that may occur in the unselected cell string STR_UNS and hot carrier injection (HCI) that may occur at the edge of the selected cell string STR_SEL.

프로그램 리커버리 구간(PGMRC) 동안 하강되지 않은 채널(CH)의 전위가 프리차지된 전압과 같은 제1 레벨을 갖는다고 가정하자. 검증 독출 구간(VFRD)에 선택 워드라인(WL_SEL)에 검증 독출 전압 인가되고, 비선택 워드라인(WL_UNS)에는 검증 패스 전압이 인가되면, 비선택 셀 스트링의 채널의 전위는 제1 레벨과 검증 패스 전압의 레벨에 해당하는 높은 레벨을 가지게 된다. 따라서 비선택 셀 스트링의 메모리 셀들에서는 비선택 셀 스트링의 채널의 높은 레벨의 전위로 인하여 소프트 소거가 발생할 수 있다. 또한, 선택 셀 스트링의 채널의 전위는 제1 레벨에서 접지 전압(VSS) 레벨로 급격하게 변하기 때문에 비트라인 또는 공통 소스 라인으로 들어온 누설 전류가 급격하게 변하는 채널의 전위로 인하여 스트링 선택 트랜지스터 또는 접지 선택 트랜지스터에 HCI 주입됨으로써 스트링 선택 트랜지스터 또는 접지 선택 트랜지스터의 문턱 전압이 상승할 수 있다. Assume that the potential of the channel CH that has not dropped during the program recovery period PGMRC has the same first level as the precharged voltage. When the verification read voltage is applied to the selected word line (WL_SEL) and the verification pass voltage is applied to the unselected word line (WL_UNS) in the verification read period (VFRD), the potential of the channel of the unselected cell string reaches the first level and the verification pass voltage. It has a high level corresponding to the level of the voltage. Accordingly, soft erase may occur in memory cells of the unselected cell string due to a high-level potential of a channel of the unselected cell string. In addition, since the potential of the channel of the selected cell string rapidly changes from the first level to the ground voltage (VSS) level, the leakage current entering the bit line or the common source line rapidly changes due to the potential of the channel that changes rapidly. By injecting HCI into the transistor, the threshold voltage of the string select transistor or the ground select transistor may increase.

도시하지는 않았지만 검증 독출 구간(VFRD) 이전의 비트라인 프리차지 구간 동안에 모든 비트라인들의 전압을 동일한 프리차지 전압으로 초기화할 수 있다. 검증 독출 구간(VFRD)에서 비트라인(BL)의 전압은 선택 메모리 셀의 문턱 전압 상태에 따라서 데이터 '1' 또는 '0'에 상응하는 전압으로 전개(developed)된다. 이러한 비트라인(BL)의 전압 전개를 센싱하여 선택 메모리 셀에 저장된 데이터의 값을 판별할 수 있다. Although not shown, the voltages of all bit lines may be initialized to the same precharge voltage during the bit line precharge period before the verification read period VFRD. In the verification read period VFRD, the voltage of the bit line BL is developed as a voltage corresponding to data '1' or '0' according to the threshold voltage state of the selected memory cell. The value of data stored in the selected memory cell may be determined by sensing the voltage development of the bit line BL.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 방법에서 더미 전압의 레벨을 상기 프로그램 실행 구간에서 감소시키는 단계를 상세히 나타내는 흐름도이고, 도 4는 도 3의 방법을 나타내는 타이밍도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating in detail a step of decreasing the level of a dummy voltage in the program execution period in the method of FIG. 1 according to embodiments of the present invention, and FIG. 4 is a timing diagram illustrating the method of FIG. 3 .

도 3 및 도 4를 참조하면, 더미 전압의 레벨을 상기 프로그램 실행 구간에서 감소시키기 위하여(S200), 프로그램 실행 구간(PGME)의 제1 서브 구간(T4~T41) 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택(ST_UP)의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인(DWL)에 제1 더미 전압(VDUM1)을 인가한다(S210). 제1 서브 구간(T4~T41) 동안 비트라인(BL)에는 프로그램 포싱 전압이 인가되어, 선택 스택(ST_SEL)의 채널에 프로그램 포싱 전압이 도달할 수 있다. 3 and 4, in order to decrease the level of the dummy voltage in the program execution period (S200), the at least one upper stack ( A first dummy voltage VDUM1 is applied to the at least one dummy word line DWL of ST_UP (S210). During the first sub-period T4 to T41, the program forcing voltage may be applied to the bit line BL, so that the program forcing voltage may reach the channel of the selection stack ST_SEL.

프로그램 실행 구간(PGME)의 제2 서브 구간(T41~T42) 동안 상기 제1 더미 전압(VDUM1)을 제2 더미 전압(VDUM2)으로 감소시킨다(S220). 상기 제1 서브 구간(T4~T41)과 상기 제2 서브 구간(T41~T42) 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택(ST_UP)의 워드라인들(WL_UP)에 제1 패스 전압(VPASS1)을 인가한다(S230). During the second sub-periods T41 to T42 of the program execution period PGME, the first dummy voltage VDUM1 is reduced to the second dummy voltage VDUM2 (S220). The first pass voltage VPASS1 is applied to the word lines WL_UP of the at least one upper stack ST_UP during the first sub-period T4 to T41 and the second sub-period T41 to T42 ( S230).

프로그램 실행 구간(PGME2)의 제3 서브 구간(T42~T5) 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택(ST_UP)의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인(DWL)에 상기 제2 더미 전압(VDUM2)을 인가한다(S240). 상기 제3 서브 구간(T42~T5)에서 상기 상부 스택(ST_UP)의 워드라인들(WL_UP)에 제1 패스 전압(VPASS1)보다 낮은 제2 패스 전압(VPASS2)을 인가한다(S250).The second dummy voltage VDUM2 is applied to the at least one dummy word line DWL of the at least one upper stack ST_UP during the third sub-period T42 to T5 of the program execution period PGME2 ( S240). In the third sub-period T42 to T5, a second pass voltage VPASS2 lower than the first pass voltage VPASS1 is applied to the word lines WL_UP of the upper stack ST_UP (S250).

프로그램 실행 구간(PGME) 동안 선택 스택(ST_SEL)의 선택 워드라인(WL_SEL)에는 프로그램 전압(VPGM)이 인가된다.During the program execution period PGME, the program voltage VPGM is applied to the selected word line WL_SEL of the selected stack ST_SEL.

따라서 제3 서브 구간(T42~T5)에서 적어도 하나의 더미 워드라인(DWL)에 제2 더미 전압(VDUM2)을 인가하여 적어도 하나의 더미 워드라인(DWL)에 연결되는 더미 메모리 셀들을 턴-오프시켜 상부 스택(ST_UP)의 워드라인들(WL_UP)이 제3 서브 구간(T42~T5)에 선택 스택(ST_SEL)으로부터 받을 수 있는 패스 디스터브를 차단시킬 수 있다.Therefore, in the third subperiod T42 to T5, the dummy memory cells connected to the at least one dummy word line DWL are turned off by applying the second dummy voltage VDUM2 to the at least one dummy word line DWL. Thus, path disturb that the word lines WL_UP of the upper stack ST_UP can receive from the selection stack ST_SEL in the third sub-period T42 to T5 can be blocked.

제1 서브 구간(T4~T41), 제2 서브 구간(T41~T42) 및 제3 서브 구간(T42~T5)은 연속할 수 있다.The first subintervals T4 to T41, the second subintervals T41 to T42, and the third subintervals T42 to T5 may be consecutive.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 메모리 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a memory system according to example embodiments.

도 5를 참조하면, 메모리 시스템(10)은 메모리 컨트롤러(50) 및 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the memory system 10 may include a memory controller 50 and at least one nonvolatile memory device 100 .

실시예에 있어서, 메모리 컨트롤러(50) 및 비휘발성 메모리 장치(100) 각각은 하나의 칩, 하나의 패키지, 하나의 모듈 등으로 제공될 수 있다. 또는 메모리 컨트롤러(50) 및 비휘발성 메모리 장치(100)는 다양한 패키지들을 기반으로 실장되어 메모리 카드와 같은 저장 장치로 제공될 수 있다.In an embodiment, each of the memory controller 50 and the nonvolatile memory device 100 may be provided as one chip, one package, or one module. Alternatively, the memory controller 50 and the nonvolatile memory device 100 may be mounted based on various packages and provided as a storage device such as a memory card.

비휘발성 메모리 장치(100)는 메모리 컨트롤러(50)의 제어에 따라 소거, 기입 또는 독출 동작 등을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 비휘발성 메모리 장치(100)는 입출력 라인을 통해 커맨드(CMD), 어드레스(ADDR), 그리고 데이터(DATA)를 입력받는다. 또한, 비휘발성 메모리 장치(100)는 제어 라인을 통하여 제어 신호(CTRL)를 제공받을 수 있다. 또한 비휘발성 메모리 장치(100)는 메모리 컨트롤러(50)로부터 파워(PWR)를 제공받을 수 있다. The nonvolatile memory device 100 may perform an erase, write, or read operation under the control of the memory controller 50 . To this end, the nonvolatile memory device 100 receives a command CMD, an address ADDR, and data DATA through an input/output line. Also, the nonvolatile memory device 100 may receive a control signal CTRL through a control line. Also, the nonvolatile memory device 100 may receive power PWR from the memory controller 50 .

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 도 5의 메모리 시스템에서 비휘발성 메모리 장치를 나타내는 블록도이다. 6 is a block diagram illustrating a nonvolatile memory device in the memory system of FIG. 5 according to example embodiments.

도 6을 참조하면, 비휘발성 메모리 장치(100)는 메모리 셀 어레이(200), 어드레스 디코더(430), 페이지 버퍼 회로(410), 데이터 입출력 회로(420), 제어 회로(450) 및 전압 생성기(500)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the nonvolatile memory device 100 includes a memory cell array 200, an address decoder 430, a page buffer circuit 410, a data input/output circuit 420, a control circuit 450, and a voltage generator ( 500) may be included.

메모리 셀 어레이(200)는 스트링 선택 라인(SSL), 복수의 워드 라인들(WLs) 및 접지 선택 라인(GSL)을 통해 어드레스 디코더(430)와 연결될 수 있다. 또한, 메모리 셀 어레이(200)는 복수의 비트 라인들(BLs)을 통해 페이지 버퍼 회로(410)와 연결될 수 있다. 메모리 셀 어레이(100)는 복수의 워드 라인들(WLs) 및 복수의 비트 라인들(BLs)에 연결되는 복수의 비휘발성 메모리 셀들을 포함할 수 있다.The memory cell array 200 may be connected to the address decoder 430 through a string select line SSL, a plurality of word lines WLs, and a ground select line GSL. Also, the memory cell array 200 may be connected to the page buffer circuit 410 through a plurality of bit lines BLs. The memory cell array 100 may include a plurality of non-volatile memory cells connected to a plurality of word lines WLs and a plurality of bit lines BLs.

실시예에 있어서, 메모리 셀 어레이(200)는 기판 상에 삼차원 구조(또는 수직 구조)로 형성되는 삼차원(three dimensional) 메모리 셀 어레이일 수 있다. 이 경우, 메모리 셀 어레이(200)는 서로 적층되어 형성되는 복수의 메모리 셀들을 포함하는 수직 메모리 셀 스트링들을 포함할 수 있다. In an embodiment, the memory cell array 200 may be a three-dimensional memory cell array formed in a three-dimensional structure (or vertical structure) on a substrate. In this case, the memory cell array 200 may include vertical memory cell strings including a plurality of memory cells stacked on each other.

제어 회로(450)는 메모리 컨트롤러(50)로부터 커맨드 신호(CMD) 및 어드레스 신호(ADDR)를 수신하고, 커맨드 신호(CMD) 및 어드레스 신호(ADDR)에 기초하여 비휘발성 메모리 장치(100)의 소거 루프, 프로그램 루프 및 독출 동작을 제어할 수 있다. 여기서 프로그램 루프는 프로그램 동작과 프로그램 검증 동작을 포함할 수 있고, 소거 루프는 소거 동작과 소거 검증 동작을 포함할 수 있다. The control circuit 450 receives the command signal CMD and the address signal ADDR from the memory controller 50, and erases the nonvolatile memory device 100 based on the command signal CMD and the address signal ADDR. Loops, program loops and read operations can be controlled. Here, the program loop may include a program operation and a program verify operation, and the erase loop may include an erase operation and an erase verify operation.

예를 들어, 제어 회로(450)는 커맨드 신호(CMD)에 기초하여 전압 생성기(500)를 제어하기 위한 제어 신호들(CTLs), 페이지 버퍼 회로(410)를 제어하기 위한 제어 신호(PCTL)를 생성하고, 어드레스 신호(ADDR)에 기초하여 로우 어드레스(R_ADDR) 및 컬럼 어드레스(C_ADDR)를 생성할 수 있다. 제어 회로(450)는 로우 어드레스(R_ADDR)를 어드레스 디코더(430)에 제공하고, 컬럼 어드레스(C_ADDR)를 데이터 입출력 회로(420)에 제공할 수 있다. For example, the control circuit 450 provides control signals CTLs for controlling the voltage generator 500 and a control signal PCTL for controlling the page buffer circuit 410 based on the command signal CMD. and generate a row address R_ADDR and a column address C_ADDR based on the address signal ADDR. The control circuit 450 may provide the row address R_ADDR to the address decoder 430 and the column address C_ADDR to the data input/output circuit 420 .

어드레스 디코더(430)는 스트링 선택 라인(SSL), 복수의 워드라인들(WLs) 및 접지 선택 라인(GSL)을 통해 메모리 셀 어레이(200)와 연결될 수 있다. 프로그램 동작 또는 독출 동작 시, 어드레스 디코더(430)는 제어 회로(450)로부터 제공되는 로우 어드레스(R_ADDR)에 기초하여 복수의 워드 라인들(WLs) 중의 하나를 선택 워드라인으로 결정하고, 복수의 워드 라인들(WLs) 중에서 선택 워드라인을 제외한 나머지 워드 라인들을 비선택 워드라인들로 결정할 수 있다.The address decoder 430 may be connected to the memory cell array 200 through a string select line SSL, a plurality of word lines WLs, and a ground select line GSL. During a program operation or a read operation, the address decoder 430 determines one of a plurality of word lines WLs as a selected word line based on the row address R_ADDR provided from the control circuit 450, and Word lines other than the selected word line among the lines WLs may be determined as non-selected word lines.

전압 생성기(500)는 제어 회로(450)로부터 제공되는 제어 신호들(CTLs)에 기초하여 비휘발성 메모리 장치(100)의 동작에 필요한 워드 라인 전압들(VWLs)을 생성할 수 있다. 전압 생성기(500)로부터 생성되는 워드 라인 전압들(VWLs)은 어드레스 디코더(430)를 통해 복수의 워드 라인들(WLs)에 인가될 수 있다. The voltage generator 500 may generate word line voltages VWLs necessary for the operation of the nonvolatile memory device 100 based on the control signals CTLs provided from the control circuit 450 . The word line voltages VWLs generated by the voltage generator 500 may be applied to the plurality of word lines WLs through the address decoder 430 .

예를 들어, 소거 동작 시, 전압 생성기(500)는 메모리 블록의 웰에 소거 전압을 인가하고 메모리 블록의 모든 워드라인들에 접지 전압을 인가할 수 있다. 소거 검증 동작 시, 전압 생성기(500)는 하나의 메모리 블록의 모든 워드라인들에 소거 검증 전압을 인가하거나 워드라인 단위로 소거 검증 전압을 인가할 수 있다. For example, during an erase operation, the voltage generator 500 may apply an erase voltage to a well of a memory block and a ground voltage to all word lines of the memory block. During the erase verify operation, the voltage generator 500 may apply the erase verify voltage to all word lines of one memory block or may apply the erase verify voltage in units of word lines.

예를 들어, 프로그램 동작 시, 전압 생성기(500)는 선택 워드라인에 프로그램 전압을 인가하고, 비선택 워드라인들에는 프로그램 패스 전압을 인가할 수 있다. 또한 프로그램 검증 동작 시, 전압 생성기(500)는 선택 워드라인에 프로그램 검증 전압을 인가하고, 비선택 워드라인들에는 검증 패스 전압을 인가할 수 있다. 또한, 독출 동작 시, 전압 생성기(500)는 선택 워드라인에 독출 전압을 인가하고, 비선택 워드라인들에는 독출 패스 전압을 인가할 수 있다. For example, during a program operation, the voltage generator 500 may apply a program voltage to selected word lines and a program pass voltage to non-selected word lines. Also, during the program verify operation, the voltage generator 500 may apply a program verify voltage to selected word lines and apply a verify pass voltage to non-selected word lines. Also, during a read operation, the voltage generator 500 may apply a read voltage to a selected word line and apply a read pass voltage to unselected word lines.

페이지 버퍼 회로(410)는 복수의 비트 라인들(BLs)을 통해 메모리 셀 어레이(300)와 연결될 수 있다. 페이지 버퍼 회로(410)는 복수의 페이지 버퍼를 포함할 수 있다. 페이지 버퍼 회로(410)는 프로그램 동작 시 선택된 페이지에 프로그램될 데이터를 임시로 저장하고, 독출 동작 시 선택된 페이지로부터 독출된 데이터를 임시로 저장할 수 있다. The page buffer circuit 410 may be connected to the memory cell array 300 through a plurality of bit lines BLs. The page buffer circuit 410 may include a plurality of page buffers. The page buffer circuit 410 may temporarily store data to be programmed in a selected page during a program operation, and may temporarily store data read from the selected page during a read operation.

데이터 입출력 회로(420)는 복수의 데이터 라인들(DLs)을 통하여 페이지 버퍼 회로(410)와 연결될 수 있다. 프로그램 동작 시, 데이터 입출력 회로(420)는 메모리 컨트롤러(50)로부터 프로그램 데이터(DATA)를 수신하고, 제어 회로(450)로부터 제공되는 컬럼 어드레스(C_ADDR)에 기초하여 프로그램 데이터(DATA)를 페이지 버퍼 회로(410)에 제공할 수 있다. 독출 동작 시, 데이터 입출력 회로(420)는 제어 회로(450)로부터 제공되는 컬럼 어드레스(C_ADDR)에 기초하여 페이지 버퍼 회로(410)에 저장된 독출 데이터(DATA)를 상기 메모리 컨트롤러(50)에 제공할 수 있다.The data input/output circuit 420 may be connected to the page buffer circuit 410 through a plurality of data lines DLs. During a program operation, the data input/output circuit 420 receives program data DATA from the memory controller 50 and transfers the program data DATA to the page buffer based on the column address C_ADDR provided from the control circuit 450. circuit 410. During a read operation, the data input/output circuit 420 provides the read data DATA stored in the page buffer circuit 410 to the memory controller 50 based on the column address C_ADDR provided from the control circuit 450. can

도 7은 도 6의 비휘발성 메모리 장치에서 메모리 셀 어레이의 예를 나타내는 블록도이다. FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a memory cell array in the nonvolatile memory device of FIG. 6 .

도 7을 참조하면, 메모리 셀 어레이(200)는 복수의 방향들(HD1, HD2, VD)을 따라 배치된 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz, z는 3 이상의 자연수)을 포함한다. 실시예에 있어서, 메모리 블록들은 도 5에 도시된 어드레스 디코더(430)에 의해 선택된다. 예를 들면, 어드레스 디코더(430)는 메모리 블록들(BLK1~BLKz) 중 블록 어드레스에 대응하는 메모리 블록(BLK)을 선택할 수 있다. Referring to FIG. 7 , the memory cell array 200 includes a plurality of memory blocks (BLK1 to BLKz, where z is a natural number greater than or equal to 3) disposed along a plurality of directions HD1 , HD2 , and VD. In an embodiment, the memory blocks are selected by the address decoder 430 shown in FIG. 5 . For example, the address decoder 430 may select a memory block BLK corresponding to a block address from among the memory blocks BLK1 to BLKz.

이하, 기판 상면에 실질적으로 수직한 방향을 수직 방향(VD), 상기 기판 상면에 평행하면서 서로 교차하는 두 방향을 각각 제1 수평 방향(HD1) 및 제2 수평 방향(HD2)로 정의한다. 예를 들면, 제1 수평 방향(HD1) 및 제2 수평 방향(HD2)은 실질적으로 서로 수직하게 교차할 수 있다. 전술한 방향에 대한 정의는 이후 모든 도면들에서 동일하다.Hereinafter, a direction substantially perpendicular to the top surface of the substrate is defined as a vertical direction VD, and two directions parallel to and crossing each other are defined as a first horizontal direction HD1 and a second horizontal direction HD2, respectively. For example, the first horizontal direction HD1 and the second horizontal direction HD2 may substantially perpendicularly cross each other. The definition of the foregoing direction is the same in all drawings hereinafter.

도 8a는 도 7의 메모리 블록들(BLK1~BLKz) 중 하나(BLKi)를 나타내는 회로도이다. FIG. 8A is a circuit diagram illustrating one BLKi of the memory blocks BLK1 to BLKz of FIG. 7 .

도 8a에 도시된 메모리 블록(BLKi)은 기판 상에 삼차원 구조로 형성되는 삼차원 메모리 블록을 나타낸다. 예를 들어, 메모리 블록(BLKi)에 포함되는 복수의 메모리 셀 스트링들은 상기 기판과 수직한 방향으로 형성될 수 있다.The memory block BLKi shown in FIG. 8A represents a three-dimensional memory block formed in a three-dimensional structure on a substrate. For example, a plurality of memory cell strings included in the memory block BLKi may be formed in a direction perpendicular to the substrate.

도 8a를 참조하면, 메모리 블록(BLKi)은 비트 라인들(BL1, BL2, BL3)과 공통 소스 라인(CSL) 사이에 연결되는 복수의 메모리 셀 스트링들(NS11~NS33)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8A , the memory block BLKi may include a plurality of memory cell strings NS11 to NS33 connected between the bit lines BL1 , BL2 , and BL3 and the common source line CSL.

복수의 메모리 셀 스트링들(또는 셀 스트링들, NS11~NS33) 각각은 스트링 선택 트랜지스터(SST), 복수의 메모리 셀들(MC1, MC2, ..., MC8) 및 접지 선택 트랜지스터(GST)를 포함할 수 있다. 스트링 선택 트랜지스터(SST)는 상응하는 스트링 선택 라인(SSL1, SSL2, SSL3)에 연결될 수 있다. Each of the plurality of memory cell strings (or cell strings, NS11 to NS33) may include a string select transistor (SST), a plurality of memory cells (MC1, MC2, ..., MC8), and a ground select transistor (GST). can The string select transistor SST may be connected to corresponding string select lines SSL1 , SSL2 , and SSL3 .

복수의 메모리 셀들(MC1, MC2, ..., MC8)은 각각 상응하는 워드 라인(WL1, WL2, ..., WL8)에 연결될 수 있다. 접지 선택 트랜지스터(GST)는 상응하는 접지 선택 라인(GSL1, GSL2, GSL3)에 연결될 수 있다. 스트링 선택 트랜지스터(SST)는 상응하는 비트 라인(BL1, BL2, BL3)에 연결되고, 접지 선택 트랜지스터(GST)는 공통 소스 라인(CSL)에 연결될 수 있다. 동일 높이의 워드 라인(예를 들면, WL1)은 공통으로 연결되고, 접지 선택 라인(GSL1, GSL2, GSL3) 및 스트링 선택 라인(SSL1, SSL2, SSL3)은 각각 분리될 수 있다. The plurality of memory cells MC1 , MC2 , ..., MC8 may be connected to corresponding word lines WL1 , WL2 , ..., WL8 , respectively. The ground select transistor GST may be connected to corresponding ground select lines GSL1 , GSL2 , and GSL3 . The string select transistor SST may be connected to corresponding bit lines BL1 , BL2 , and BL3 , and the ground select transistor GST may be connected to the common source line CSL. Word lines (eg, WL1) having the same height may be commonly connected, and ground select lines GSL1, GSL2, and GSL3 and string select lines SSL1, SSL2, and SSL3 may be separated from each other.

도 8b 내지 도 8d는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 도 8a의 셀 스트링들 중 하나를 나타낸다.8B to 8D each show one of the cell strings of FIG. 8A according to embodiments of the present invention.

도 8b를 참조하면, 셀 스트링(NS11a)는 공통 소스 라인(CSL)과 비트라인(BL1) 사이에 연결된 접지 선택 트랜지스터(GST), 메모리 셀들(MC1, MC2, ..., MC8), 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 GIDL 스트링 선택 트랜지스터(GDT1)을 포함할 수 있다. GIDL 스트링 선택 트랜지스터(GDT1)는 GIDL 스트링 선택 라인(GDSSL1)에 연결될 수 있다. 이 경우에, 비트라인 셋업 구간(PBLS)에 복수의 비트라인들의 전부 또는 일부에 GIDL 임계 전압에서 GIDL 온 전압을 뺀 전압 차보다 높은 전압 레벨을 갖는 GIDL 드레인 전압을 인가하여 셀 스트링들 각각에서 단방향 채널 프리차지를 수행할 수 있다. GIDL 온 전압은 GIDL 스트링 선택 트랜지스터(GDT1)를 턴-온시킬 수 있는 전압을 나타낸다. 도 8a의 셀 스트링들(NS11~NS33) 각각은 도 8b의 셀 스트링(NS11a)로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 8B , the cell string NS11a includes a ground select transistor GST connected between the common source line CSL and the bit line BL1, memory cells MC1, MC2, ..., MC8, and a string selector. A transistor SST and a GIDL string select transistor GDT1 may be included. The GIDL string select transistor GDT1 may be connected to the GIDL string select line GDSSL1. In this case, a GIDL drain voltage having a voltage level higher than a voltage difference obtained by subtracting the GIDL on voltage from the GIDL threshold voltage is applied to all or some of the plurality of bit lines in the bit line setup period (PBLS) to generate a unidirectional signal in each of the cell strings. Channel precharge can be performed. The GIDL on voltage represents a voltage capable of turning on the GIDL string select transistor GDT1. Each of the cell strings NS11 to NS33 of FIG. 8A may be implemented as the cell string NS11a of FIG. 8B.

도 8c를 참조하면, 셀 스트링(NS11b)는 공통 소스 라인(CSL)과 비트라인(BL1) 사이에 연결된 GIDL 접지 선택 트랜지스터(GDT2), 접지 선택 트랜지스터(GST), 메모리 셀들(MC1, MC2, ..., MC8) 및 스트링 선택 트랜지스터(SST)를 포함할 수 있다. GIDL 접지 선택 트랜지스터(GDT2)는 GIDL 접지 선택 라인(GDGSL2)에 연결될 수 있다. 이 경우에, 비트라인 셋업 구간(PBLS)에 공통 소스 라인(CSL)에 상기 GIDL 드레인 전압을 인가하여 셀 스트링들 각각에서 단방향 채널 프리차지를 수행할 수 있다. 도 8a의 셀 스트링들(NS11~NS33) 각각은 도 8c의 셀 스트링(NS11b)로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 8C , the cell string NS11b includes a GIDL ground select transistor GDT2, a ground select transistor GST, and memory cells MC1, MC2, . .., MC8) and a string select transistor (SST). The GIDL ground select transistor GDT2 may be connected to the GIDL ground select line GDGSL2. In this case, unidirectional channel precharging may be performed in each of the cell strings by applying the GIDL drain voltage to the common source line CSL during the bit line setup period PBLS. Each of the cell strings NS11 to NS33 of FIG. 8A may be implemented as a cell string NS11b of FIG. 8C.

도 8d를 참조하면, 셀 스트링(NS11b)는 공통 소스 라인(CSL)과 비트라인(BL1) 사이에 연결된 GIDL 접지 선택 트랜지스터(GDT2), 접지 선택 트랜지스터(GST), 메모리 셀들(MC1, MC2, ..., MC8), 스트링 선택 트랜지스터(SST), GIDL 스트링 선택 트랜지스터(GDT1)를 포함할 수 있다. GIDL 접지 선택 트랜지스터(GDT2)는 GIDL 접지 선택 라인(GDGSL2)에 연결될 수 있고, GIDL 스트링 선택 트랜지스터(GDT1)는 GIDL 스트링 선택 라인(GDSSL1)에 연결될 수 있다. 이 경우에, 비트라인 셋업 구간(PBLS)에 비트라인들 중 적어도 일부 및 공통 소스 라인(CSL)에 상기 GIDL 드레인 전압을 인가하여 셀 스트링들 각각에서 양방향 채널 프리차지를 수행할 수 있다. 도 6a의 셀 스트링들(NS11~NS33) 각각은 도 8d의 셀 스트링(NS11c)로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 8D , the cell string NS11b includes a GIDL ground select transistor GDT2, a ground select transistor GST, and memory cells MC1, MC2, . .., MC8), a string select transistor SST, and a GIDL string select transistor GDT1. The GIDL ground select transistor GDT2 may be connected to the GIDL ground select line GDGSL2, and the GIDL string select transistor GDT1 may be connected to the GIDL string select line GDSSL1. In this case, bidirectional channel precharging may be performed in each of the cell strings by applying the GIDL drain voltage to at least some of the bit lines and the common source line CSL during the bit line setup period PBLS. Each of the cell strings NS11 to NS33 of FIG. 6A may be implemented as a cell string NS11c of FIG. 8D.

도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 도 6의 비휘발성 메모리 장치에서 제어 회로의 구성을 나타내는 블록도이다.FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a control circuit in the nonvolatile memory device of FIG. 6 according to example embodiments.

도 9를 참조하면, 제어 회로(450)는 커맨드 디코더(460), 어드레스 버퍼(470) 및 제어 신호 생성기(480)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the control circuit 450 may include a command decoder 460 , an address buffer 470 and a control signal generator 480 .

커맨드 디코더(460)는 커맨드 신호(CMD)를 디코딩하여 디코딩된 커맨드(D_CMD)를 제어 신호 생성기(480)에 제공할 수 있다.The command decoder 460 may decode the command signal CMD and provide the decoded command D_CMD to the control signal generator 480 .

어드레스 버퍼(470)는 어드레스 신호(ADDR)를 수신하고, 어드레스 신호(ADDR) 중 로우 어드레스(R_ADDR)는 어드레스 디코더(430)에 제공하고 컬럼 어드레스(C_ADDR)는 데이터 입출력 회로(420)에 제공할 수 있다. The address buffer 470 receives the address signal ADDR, provides the row address R_ADDR of the address signal ADDR to the address decoder 430 and provides the column address C_ADDR to the data input/output circuit 420. can

제어 신호 생성기(530)는 디코딩된 커맨드(D_CMD)를 수신하고, 디코딩된 커맨드(D_CMD)가 지시하는 동작에 기초하여 제어 신호들(CTLs)을 생성하여 전압 생성기(500)에 제공하고, 페이지 버퍼 제어 신호(PCTL)를 생성하여 페이지 버퍼 회로(410)에 제공할 수 있다.The control signal generator 530 receives the decoded command D_CMD, generates control signals CTLs based on an operation indicated by the decoded command D_CMD, provides them to the voltage generator 500, and provides them to the page buffer. A control signal PCTL may be generated and provided to the page buffer circuit 410 .

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 도 6의 비휘발성 메모리 장치에서 전압 생성기의 구성을 나타내는 블록도이다.10 is a block diagram illustrating a configuration of a voltage generator in the nonvolatile memory device of FIG. 6 according to example embodiments.

도 10을 참조하면, 전압 생성기(500)는 고전압 생성기(510) 및 저전압 생성기(520)를 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 전압 생성기(500)는 음전압(negative voltage) 생성기(530)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the voltage generator 500 may include a high voltage generator 510 and a low voltage generator 520 . In an embodiment, the voltage generator 500 may further include a negative voltage generator 530 .

고전압 생성기(510)는 제1 제어 신호(CTL1)에 응답하여 커맨드(CMD)가 지시하는 동작에 따라 프로그램 전압(VPGM), 프로그램 패스 전압(VPPASS), 검증 패스 전압(VVPASS), 독출 패스 전압(VRPASS), 더미 전압(VDUM) 및 소거 전압(VRES)을 생성할 수 있다. 더미 전압(VDUM)은 도 4의 제1 더미 전압(VDUM1) 및 제2 더미 전압(VDUM2)을 포함할 수 있다.The high voltage generator 510 generates a program voltage VPGM, a program pass voltage VPPASS, a verify pass voltage VVPASS, and a read pass voltage according to an operation indicated by the command CMD in response to the first control signal CTL1. VRPASS), dummy voltage VDUM, and erase voltage VRES. The dummy voltage VDUM may include the first dummy voltage VDUM1 and the second dummy voltage VDUM2 of FIG. 4 .

프로그램 전압(VPGM)은 선택 워드라인에 인가되고, 프로그램 패스 전압(VPPASS), 프로그램 검증 패스 전압(VVPASS), 독출 패스 전압(VRPASS)은 비선택 워드라인들에 인가되고, 더미 전압(VDUM)은 스택들의 경계에 인접하게 배치되는 더미 워드라인드에 인가되고, 소거 전압(VRES)은 메모리 블록의 웰에 인가될 수 있다. 제1 제어 신호(CTL1)는 복수의 비트들을 포함하여 디코딩된 커맨드(D_CMD)가 지시하는 동작을 나타낼 수 있다. The program voltage VPGM is applied to selected word lines, the program pass voltage VPPASS, program verify pass voltage VVPASS, and read pass voltage VRPASS are applied to unselected word lines, and the dummy voltage VDUM The dummy word line disposed adjacent to the boundary of the stacks may be applied, and the erase voltage VRES may be applied to a well of the memory block. The first control signal CTL1 may include a plurality of bits to indicate an operation indicated by the decoded command D_CMD.

저전압 생성기(520)는 제2 제어 신호(CTL2)에 응답하여 커맨드(CMD)가 지시하는 동작에 따라 프로그램 검증 전압(VPV), 독출 전압(VRD), 소거 검증 전압(VEV), 제1 턴-온 전압(VON1), 제2 턴-온 전압(VON2), 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)을 생성할 수 있다. The low voltage generator 520 generates a program verification voltage VPV, a read voltage VRD, an erase verification voltage VEV according to an operation indicated by the command CMD in response to the second control signal CTL2, and a first turn- A turn-on voltage VON1 , a second turn-on voltage VON2 , a first voltage V1 and a second voltage V2 may be generated.

프로그램 검증 전압(VPV), 독출 전압(VRD) 및 소거 검증 전압(VEV)은 동작에 따라 선택 워드라인에 인가될 수 있다. 제1 턴-온 전압(VON1) 및 제2 턴-온 전압(VON2)은 선택 셀 스트링과 비선택 셀 스트링의 스트링 선택 트랜지스터와 접지 선택 트랜지스터에 인가될 수 있고, 제2 전압(V2)은 선택 워드라인과 비선택 워드라인에 인가될 수 있다. 제2 제어 신호(CTL2)는 복수의 비트들을 포함하여 디코딩된 커맨드(D_CMD)가 지시하는 동작을 나타낼 수 있다. The program verification voltage VPV, the read voltage VRD, and the erase verification voltage VEV may be applied to the selected word line according to an operation. The first turn-on voltage VON1 and the second turn-on voltage VON2 may be applied to the string select transistor and the ground select transistor of the selected cell string and the non-selected cell string, and the second voltage V2 is It can be applied to word lines and unselected word lines. The second control signal CTL2 may include a plurality of bits to indicate an operation indicated by the decoded command D_CMD.

음전압 생성기(530)는 제3 제어 신호(CTL3)에 응답하여 커맨드(CMD)가 지시하는 동작에 따라 음의 레벨을 가지는 제1 네거티브 전압(VNEG1) 및 제2 네거티브 전압(VNEG2)를 생성할 수 있다. 제3 제어 신호(CTL3)는 복수의 비트들을 포함하여 디코딩된 커맨드(D_CMD)가 지시하는 동작을 나타낼 수 있다. 제1 네거티브 전압(VNEG1)은 프로그램 리커버리 구간에서 선택 워드라인과 비선택 워드라인에 인가될 수 있고, 제2 네거티브 전압(VNEG2)은 비트라인 셋업 구간에서 비선택 워드라인에 인가될 수 있다.The negative voltage generator 530 generates a first negative voltage VNEG1 and a second negative voltage VNEG2 having negative levels according to an operation indicated by the command CMD in response to the third control signal CTL3. can The third control signal CTL3 may include a plurality of bits to indicate an operation indicated by the decoded command D_CMD. The first negative voltage VNEG1 may be applied to the selected word line and the unselected word line in the program recovery period, and the second negative voltage VNEG2 may be applied to the unselected word line in the bit line setup period.

도 11은 복수의 프로그램 루프들의 각각에 포함되는 동작 구간들을 나타내는 도면이다.11 is a diagram illustrating operation sections included in each of a plurality of program loops.

도 11을 참조하며, 각각의 프로그램 루프(LOOP(i))는 선택 메모리 셀들을 프로그램하기 위하여 선택 워드 라인에 프로그램 전압들(VPGM1, VPGM2, VPGM3, …)을 인가하는 프로그램 구간(PROGRAM) 및 프로그램의 성공 여부를 검증하기 위해 선택 워드 라인에 검증 독출 전압(VPV)을 인가하는 검증 구간(VERIFY)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , each program loop LOOP(i) includes a program period PROGRAM for applying program voltages VPGM1, VPGM2, VPGM3, ... to a selected word line in order to program selected memory cells and a program A verification section VERIFY for applying the verification read voltage VPV to the selected word line may be included to verify whether the operation is successful.

프로그램 구간(PROGRAM)은 비트라인 셋업 구간(PBLS), 프로그램 실행 구간(PGME) 및 프로그램 리커버리 구간(PGMRC)을 포함할 수 있다. 검증 구간(VERIFY)은 비트라인 프리차지 구간(PBLP), 검증 독출 구간(VFRD) 및 독출 리커버리 구간(RDCR)을 포함할 수 있다. 비트 라인 셋업 구간(PBLS), 프로그램 실행 구간(PGME), 프로그램 리커버리 구간(PGMRC) 및 검증 독출 구간(VFRD)은 각각 도 2를 참조하여 설명한 바와 같다.The program period PROGRAM may include a bit line setup period PBLS, a program execution period PGME, and a program recovery period PGMRC. The verification period VERIFY may include a bit line precharge period PBLP, a verify read period VFRD, and a read recovery period RDCR. The bit line setup period PBLS, program execution period PGME, program recovery period PGMRC, and verification read period VFRD have been described with reference to FIG. 2 .

도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 하나의 셀 스트링의 구조의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 13은 도 12의 셀 스트링에 포함되는 하나의 메모리 셀의 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a structure of one cell string according to embodiments of the present invention, and FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a structure of one memory cell included in the cell string of FIG. 12 .

도 12 및 13을 참조하면, 셀 스트링(NS)을 형성하기 위하여 기판(SUB) 위에 기판과 수직인 방향으로 신장되어 기판(SUB)과 접촉하는 필라(PL)가 제공될 수 있다. 도 12에 도시된 접지 선택 라인(GSL), 워드 라인들(WLs), 그리고 스트링 선택 라인들(SSL)은 각각 기판(SUB)과 평행한 도전 물질들, 예를 들어 금속 물질들로 형성될 수 있다. 필라(PL)는 접지 선택 라인(GSL), 워드 라인들(WLs), 그리고 스트링 선택 라인들(SSL)을 형성하는 도전 물질들을 관통하여 기판(SUB)과 접촉할 수 있다. 또한, 워드 라인들(WLs)은 데이터 저장에 사용되지 않는 더미(dummy) 워드 라인을 포함할 수 있다. 더미 워드 라인은 다양한 용도로 사용될 수 있다.Referring to FIGS. 12 and 13 , in order to form a cell string NS, a pillar PL may be provided on the substrate SUB to extend in a direction perpendicular to the substrate and contact the substrate SUB. The ground select line GSL, word lines WLs, and string select lines SSL shown in FIG. 12 may be formed of conductive materials parallel to the substrate SUB, for example, metal materials. there is. The pillar PL may contact the substrate SUB by passing through conductive materials forming the ground select line GSL, the word lines WLs, and the string select lines SSL. Also, the word lines WLs may include dummy word lines not used for data storage. A dummy word line can be used for a variety of purposes.

도 13은 도 12의 절단 선(A-A')에 따른 단면도를 보여준다. 예시적으로, 하나의 워드 라인에 대응하는 메모리 셀(MC)의 단면도가 도시될 수 있다. 필라(PL)는 원통형의 바디(BD)를 포함할 수 있다. 바디(BD)의 내부에 에어갭(AG)이 제공될 수 있다. 바디(BD)는 P-타입 실리콘을 포함하며, 채널이 형성되는 영역일 수 있다. FIG. 13 shows a cross-sectional view taken along the line A-A' in FIG. 12 . As an example, a cross-sectional view of a memory cell MC corresponding to one word line may be shown. The pillar PL may include a cylindrical body BD. An air gap AG may be provided inside the body BD. The body BD may include P-type silicon and may be a region in which a channel is formed.

필라(PL)는 바디(BD)를 둘러싸는 원통형의 터널 절연막(TI) 및 터널 절연막(TI)을 둘러싸는 원통형의 전하 포획 막(CT)을 더 포함할 수 있다. 하나의 워드 라인 및 필라(PL)의 사이에 블로킹 절연막(BI)이 제공될 수 있다. 바디(BD), 터널 절연막(TI), 전하 포획 막(CT), 블로킹 절연막(BI), 그리고 하나의 워드 라인은 기판(SUB) 또는 기판(SUB)의 상부 면과 수직인 방향으로 형성된 전하 포획형 트랜지스터일 수 있다. 스트링 선택 트랜지스터(SST), 접지 선택 트랜지스터(GST) 및 다른 메모리 셀들은 메모리 셀(MC)과 동일한 구조를 가질 수 있다.The pillar PL may further include a cylindrical tunnel insulating layer TI surrounding the body BD and a cylindrical charge trapping layer CT surrounding the tunnel insulating layer TI. A blocking insulating layer BI may be provided between one word line and the pillar PL. A body (BD), a tunnel insulating film (TI), a charge trapping film (CT), a blocking insulating film (BI), and one word line form a substrate (SUB) or a charge trap formed in a direction perpendicular to the upper surface of the substrate (SUB). type transistor. The string select transistor SST, the ground select transistor GST, and other memory cells may have the same structure as the memory cell MC.

예시적으로, 셀 스트링(NS)의 제조 공정에서, 필라(PL)의 폭 또는 기판(SUB)의 상부 면과 평행한 단면적은 기판(SUB)과의 거리가 감소할수록 작게 형성될 수 있다. Exemplarily, in the manufacturing process of the cell string NS, the width of the pillar PL or the cross-sectional area parallel to the top surface of the substrate SUB may be formed smaller as the distance to the substrate SUB decreases.

따라서, 접지 선택 트랜지스터(GST), 메모리 셀들(MCs) 및 스트링 선택 트랜지스터들(SSTs)의 바디들에 동일한 전압이 인가되고 그리고 접지 선택 라인(GSL), 워드 라인들(WL) 및 스트링 선택 라인들(SSL)에 동일한 전압이 인가될 때에, 기판(SUB)에 인접한 메모리 셀 또는 접지 선택 트랜지스터(GST)에 형성되는 전기장은 기판(SUB)과 먼 메모리 셀 또는 스트링 선택 트랜지스터(SST)에 형성되는 전기장보다 크다. 이러한 특징은 프로그램 동작이 수행되는 동안에 발생하는 프로그램 디스터브에 영향을 준다. 다만, 필라(PL)의 폭 또는 기판(SUB)의 상부 면과 평행한 단면적은 이것에 제한되지 않는다. 필라(PL)의 폭 또는 기판(SUB)의 상부 면과 평행한 단면적은 식각 공정에 따라 기판(SUB)과의 거리에 대응하여 서로 다르게 형성될 수 있다.Therefore, the same voltage is applied to the bodies of the ground select transistor GST, the memory cells MCs, and the string select transistors SSTs, and the ground select line GSL, word lines WL, and string select lines When the same voltage is applied to SSL, the electric field formed in the memory cell adjacent to the substrate SUB or the ground select transistor GST is the electric field formed in the memory cell or string select transistor SST far from the substrate SUB. bigger than These characteristics affect program disturb that occurs while a program operation is being performed. However, the width of the pillar PL or the cross-sectional area parallel to the upper surface of the substrate SUB is not limited thereto. The width of the pillar PL or the cross-sectional area parallel to the upper surface of the substrate SUB may be formed differently according to the distance from the substrate SUB according to the etching process.

도 14a는 본 발명의 실시예들에 따른 메모리 블록의 구조를 나타내는 회로도이고, 도 14b는 도 14a의 구조에 상응하는 메모리 블록을 나타내는 사시도이다.14A is a circuit diagram illustrating a structure of a memory block according to example embodiments, and FIG. 14B is a perspective view illustrating a memory block corresponding to the structure of FIG. 14A.

도 14a에는 편의상 메모리 블록의 셀 스트링들 중에서 하나의 비트 라인(BL) 및 하나의 공통 소스 라인(CSL)에 연결되는 낸드 스트링들 또는 셀 스트링들(STR1~STRm)을 도시하고 있으나, 메모리 블록은 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 3차원 구조를 가질 수 있다.Although FIG. 14A shows NAND strings or cell strings STR1 to STRm connected to one bit line BL and one common source line CSL among the cell strings of the memory block for convenience, the memory block It may have a three-dimensional structure as described with reference to FIGS. 7 and 8 .

도 14a 및 14b를 참조하면, 메모리 블록은 동일한 비트 라인(BL)과 공통 소스 라인(CSL) 사이에 연결되는 복수의 셀 스트링들(STR1~STRm)을 포함할 수 있다. 셀 스트링들(STR1~STRm)의 각각은 스트링 선택 라인들(SSL1~SSLm)에 의해 제어되는 스트링 선택 트랜지스터들(SST1~SSTm), 워드 라인들(WL)에 의해 제어되는 메모리 셀들, 더미 워드라인(DWL)에 의해 제어되는 더미 메모리 셀들(DMC11~DMC1m) 및 접지 선택 라인(GSL)에 의해 제어되는 접지 선택 트랜지스터들(GST1~GSTm)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 스택들(ST1, ST2)의 수직 방향(VD)으로 양 끝에 위치하는 적어도 하나의 워드 라인에 연결되는 메모리 셀들은 더미 셀들일 수 있다. 더미 셀들에는 유효 데이터가 저장되지 않을 수 있다. 한편 상기 더미 셀들은 다른 메모리 셀들보다 작은 비트 수의 데이터를 저장하도록 설정될 수 있다.Referring to FIGS. 14A and 14B , a memory block may include a plurality of cell strings STR1 to STRm connected between the same bit line BL and common source line CSL. Each of the cell strings STR1 to STRm includes string select transistors SST1 to SSTm controlled by string select lines SSL1 to SSLm, memory cells controlled by word lines WL, and a dummy word line. dummy memory cells DMC11 to DMC1m controlled by DWL and ground select transistors GST1 to GSTm controlled by ground select line GSL. Memory cells connected to at least one word line positioned at both ends of the first and second stacks ST1 and ST2 in the vertical direction VD may be dummy cells. Valid data may not be stored in the dummy cells. Meanwhile, the dummy cells may be configured to store data of a smaller number of bits than other memory cells.

더미 메모리 셀들(DMC11~DMC1m)은 제2 스택(ST2)에 포함될 수 있다.The dummy memory cells DMC11 to DMC1m may be included in the second stack ST2.

도 14a 및 14b에는 접지 선택 트랜지스터들이 동일한 접지 선택 라인(GSL)에 연결되는 실시예가 도시되어 있으나, 복수의 접지 선택 라인들의 각각에 일정한 개수의 접지 선택 트랜지스터들이 연결될 수도 있다.14A and 14B show an embodiment in which ground select transistors are connected to the same ground select line GSL, but a certain number of ground select transistors may be connected to each of a plurality of ground select lines.

일 실시예에서, 도 14a에 도시된 바와 같이, 경계 층(BND)은 하나의 게이트 라인을 포함할 수 있다. 상기 하나의 게이트 라인은 더미 워드라인(DWL)에 해당하고 이에 연결된 더미 메모리 셀들(DMC11~DMC1m)을 동시에 제어할 수 있다.In one embodiment, as shown in FIG. 14A , the boundary layer BND may include one gate line. The one gate line corresponds to the dummy word line DWL and can simultaneously control the dummy memory cells DMC11 to DMC1m connected thereto.

일 실시예에서, 도 14b에 도시된 바와 같이, 경계 층(BND)은 두 개의 게이트 라인들을 포함할 수 있고, 상기 두 개의 게이트 라인들은 더미 워드라인들(DWL11, DWL12)에 해당할 수 있다. 더미 워드라인(DWL11)은 제1 스택(ST1)에 포함될 수 있고, 더미 워드라인(DWL12)은 제2 스택(ST2)에 포함될 수 있다. In one embodiment, as shown in FIG. 14B , the boundary layer BND may include two gate lines, and the two gate lines may correspond to dummy word lines DWL11 and DWL12. The dummy word line DWL11 may be included in the first stack ST1, and the dummy word line DWL12 may be included in the second stack ST2.

도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치에 포함되는 경계 층의 일 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.15 is a cross-sectional view illustrating an example of a boundary layer included in a nonvolatile memory device according to example embodiments.

도 15를 참조하면, 각 셀 스트링을 이루는 각 채널 홀은 제1 서브 채널 홀(610) 및 제2 서브 채널 홀(630)을 포함할 수 있다. 제1 서브 채널 홀(610)은 채널막(611), 내부 물질(612) 및 절연막(613)을 포함할 수 있다. 제2 서브 채널 홀(630)은 채널막(631), 내부 물질(632) 및 절연막(633)을 포함할 수 있다. 제1 서브 채널 홀(610)의 채널막(611)은 제2 서브 채널 홀(630)의 채널막(631)은 P-타입의 실리콘 패드(SIP)를 통해 연결될 수 있다.Referring to FIG. 15 , each channel hole constituting each cell string may include a first sub-channel hole 610 and a second sub-channel hole 630 . The first sub-channel hole 610 may include a channel layer 611 , an internal material 612 , and an insulating layer 613 . The second sub-channel hole 630 may include a channel layer 631 , an internal material 632 , and an insulating layer 633 . The channel film 611 of the first sub-channel hole 610 may be connected to the channel film 631 of the second sub-channel hole 630 through a P-type silicon pad (SIP).

이러한 복수의 서브 채널 홀들(610, 630)은 적합한 식각 선택비를 갖는 스토퍼 라인(GTL5)을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 적합한 식각 선택비를 구현하기 위해서 스토퍼 라인(GTL5)은 폴리실리콘으로 형성되고 나머지 게이트 라인들(GTL1~GTL4, GTL6~GTL8)은 텅스텐과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 폴리실리콘의 도핑 농도에 따라 차이는 있으나 스토퍼 라인(GTL5)의 저항 값은 나머지 게이트 라인들(GTL1~GTL4, GTL6~GTL8)의 각 저항 값보다 약 6배 정도로 현저히 크다. The plurality of sub-channel holes 610 and 630 may be formed using a stopper line GTL5 having an appropriate etch selectivity. For example, in order to realize the appropriate etching selectivity, the stopper line GTL5 may be formed of polysilicon and the remaining gate lines GTL1 to GTL4 and GTL6 to GTL8 may be formed of a metal such as tungsten. Although there is a difference depending on the doping concentration of polysilicon, the resistance value of the stopper line GTL5 is about 6 times greater than the respective resistance values of the remaining gate lines GTL1 to GTL4 and GTL6 to GTL8.

전술한 스택들 사이의 경계 층은 셀 스트링의 채널 홀을 이루는 복수의 서브 채널 홀들을 단계적으로 형성하기 위한 스토퍼 라인(GTL5)에 상응할 수 있다. 스토퍼 라인의 셀들은 데이터를 저장하기에 적합하지 않을 수 있고, 이러한 스토퍼 라인을 본 발명의 실시예들에 따른 더미 메모리 셀들을 형성하기 위한 경계 층으로 이용할 수 있다. 또한 스토퍼 라인(GTL5)에 수직 방향으로 인접한 1개 이상의 게이트 라인 층들이 상기 경계 층에 더 포함될 수도 있다.The boundary layer between the aforementioned stacks may correspond to a stopper line GTL5 for forming a plurality of sub-channel holes constituting the channel hole of the cell string step by step. Cells of the stopper line may not be suitable for storing data, and such a stopper line may be used as a boundary layer for forming dummy memory cells according to embodiments of the present invention. Also, one or more gate line layers vertically adjacent to the stopper line GTL5 may be further included in the boundary layer.

경계 층에 형성되는 더미 메모리 셀들은 셀 타입으로 구현될 수도 있고, 트랜지스터 타입으로 구현될 수도 있다. 여기서 셀 타입이란 플래시 메모리 셀과 같이 플로팅 게이트를 포함하는 것을 말하고 트랜지스터 타입이란 상기 플로팅 게이트가 생략된 것을 말한다.Dummy memory cells formed on the boundary layer may be implemented as a cell type or as a transistor type. Here, the cell type refers to a case including a floating gate like a flash memory cell, and the transistor type refers to a case in which the floating gate is omitted.

도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 프로그램 동작을 나타내는 도면이다.16 is a diagram illustrating a program operation according to embodiments of the present invention.

도 16은 예시적으로 스트링 선택 라인(SSL)에 연결된 스트링 선택 트랜지스터(SST)와 접지 선택 라인(GSL)에 연결된 접지 선택 트랜지스터(GST) 사이에 12개의 워드 라인들(WL1~WL12)에 연결된 메모리 셀들(MC1~MC12) 및 더미 워드 라인(DWL)에 연결된 더미 메모리 셀(DMC)를 포함하는 하나의 셀 스트링 및 그 상태가 도시되어 있다. 셀 스트링은 비트 라인(BL) 및 소스 라인(CSL)에 연결된다. 또한, 도 16에는 예시적으로 3 비트를 저장하는 트리플 레벨 셀의 문턱 전압(Vth)의 상태를 도시하고 있다.16 illustrates memory connected to 12 word lines WL1 to WL12 between a string select transistor SST connected to a string select line SSL and a ground select transistor GST connected to a ground select line GSL. One cell string including cells MC1 to MC12 and a dummy memory cell DMC connected to a dummy word line DWL and its state are shown. The cell string is connected to the bit line BL and the source line CSL. In addition, FIG. 16 illustrates the state of the threshold voltage (Vth) of a triple-level cell storing 3 bits as an example.

도 16을 참조하면, 비휘발성 메모리 장치의 운영 시나리오에 따라서, 최하위의 워드 라인부터 상부 방향으로 순차적으로 프로그램하는 프로그램 동작이 수행될 수 있다.Referring to FIG. 16 , according to an operating scenario of a nonvolatile memory device, a program operation of sequentially programming from a lowest word line to an upper direction may be performed.

선택 스택(ST1)의 프로그램된 워드 라인의 메모리 셀들(MC1~MC7)은 저장된 데이터에 따라서, 소거 상태(E0) 또는 각각의 프로그램 상태들(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7)을 가질 수 있고, 선택 스택(ST1) 상부에 배치되는 상부 스택(ST2)의 워드 라인들 메모리 셀들(MC8~MC12)은 모두 소거 상태(E0)를 가질 수 있다. 더미 워드 라인(DWL)은 상부 스택(ST2)에 포함될 수 있다. The memory cells MC1 to MC7 of the programmed word line of the selection stack ST1 are in the erased state E0 or each programmed state P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 according to the stored data. , and all of the word lines and memory cells MC8 to MC12 of the upper stack ST2 disposed above the selection stack ST1 may have an erase state E0. The dummy word line DWL may be included in the upper stack ST2.

도 17은 도 16의 프로그램 동작에 따른 제1 스택에 대한 프로그램 방법의 일 실시예를 나타내는 타이밍도이다.FIG. 17 is a timing diagram illustrating an embodiment of a programming method for a first stack according to the program operation of FIG. 16 .

도 17은 프로그램 어드레스에 상응하는 선택 워드 라인(WL_SEL)이 제 스택(ST1)에 포함되는 경우의 프로그램 동작을 나타낸다. 즉 제1 스택(ST1)은 프로그램 대상이 되는 선택 스택에 해당하고, 제2 스택(ST2)은 선택 스택의 상부에 배치되는 상부 스택에 해당한다.17 shows a program operation when the selected word line WL_SEL corresponding to the program address is included in the first stack ST1. That is, the first stack ST1 corresponds to a selection stack to be programmed, and the second stack ST2 corresponds to an upper stack disposed above the selection stack.

시구간 T21~T22는 프리차지 구간(PPC)이고, 시구간 T22~T23는 부스팅 구간(PBS)이고, 시구간 T23~T26 선택 워드 라인(WL_SEL)에 프로그램 전압(VPGM)이 인가되는 프로그램 실행 구간(PGME)이고, 시구간 T26~T27는 프로그램 리커버리 구간(PGMRC)이다. 이하 상응하는 트랜지스터가 턴-온 및 턴-오프될 수 있는 레벨을 갖는 전압을 각각 턴-온 전압 및 턴-오프 전압이라 할 수 있다.The time period T21 to T22 is the precharge period (PPC), the time period T22 to T23 is the boosting period (PBS), and the time period T23 to T26 is the program execution period in which the program voltage (VPGM) is applied to the selected word line (WL_SEL). (PGME), and the time intervals T26 to T27 are program recovery intervals (PGMRC). Hereinafter, voltages having levels at which corresponding transistors can be turned on and turned off may be referred to as turn-on voltages and turn-off voltages, respectively.

비트라인(BL)이 프로그램 금지 비트라인인 경우에는 프로그램 금지 전압(VINH)이 인가되고, 프로그램 허용 비트라인인 경우에는 프로그램 허용 전압(VPER)이 인가될 수 있다.When the bit line BL is a program inhibit bit line, the program inhibit voltage VINH may be applied, and when the bit line BL is a program allow bit line, the program enable voltage VPER may be applied.

프리차지 구간(PPC)에서, 선택 스트링 선택 라인(SSL_SEL) 및 비선택 스트링 선택 라인(SSL_UNS)에는 턴오프 전압(VSOFF)이 인가되고, 더미 워드 라인(DWL)에는 턴온 전압(DWON)이 인가되고, 접지 선택 라인(GSL)에는 턴온 전압(VGON)이 인가된다. 따라서, 접지 선택 트랜지스터 및 더미 메모리 셀이 턴온된 상태이므로 소스 라인(CSL)의 프리차지 전압이 제1 스택(ST1) 및 제2 스택(ST2)의 채널에 인가된다. During the precharge period PPC, the turn-off voltage VSOFF is applied to the select string select line SSL_SEL and the non-select string select line SSL_UNS, and the turn-on voltage DWON is applied to the dummy word line DWL. , the turn-on voltage VGON is applied to the ground selection line GSL. Accordingly, since the ground selection transistor and the dummy memory cell are turned on, the precharge voltage of the source line CSL is applied to the channels of the first and second stacks ST1 and ST2.

이와 같이, 부스팅 구간(PBST)의 부스팅 동작을 수행하기 전에 소스 라인(CSL)을 이용하여 프리차지 전압(VPC)을 제1 스택(ST1) 및 제2 스택(ST2)의 채널에 인가할 수 있다. 프리차지 구간(PPC)에서 선택 워드 라인(WL_SEL) 및 비선택 워드 라인들(WL_UNS)에는 초기 전압(Vo)이 인가된다. 초기 전압(Vo)은 소거된 메모리 셀들이 턴온될 수 있는 전압 레벨을 갖는다. As such, before performing the boosting operation of the boosting period PBST, the precharge voltage VPC may be applied to the channels of the first stack ST1 and the second stack ST2 using the source line CSL. . During the precharge period PPC, the initial voltage Vo is applied to the selected word line WL_SEL and the unselected word lines WL_UNS. The initial voltage Vo has a voltage level at which erased memory cells can be turned on.

부스팅 구간(PBST)에서, 선택 스트링 선택 라인(SSL_SEL)에는 턴온 전압(VSON)이 인가되고, 더미 워드 라인(DWL)에는 턴오프 전압(VOFF)이 인가되어, 제1 스택(ST1) 및 제2 스택(ST2)의 채널들은 서로 전기적으로 단절된다. 이와 같이 더미 메모리 셀들을 턴오프시킨 상태에서 선택 스택에 해당하는 제1 스택(ST1)의 워드 라인들(WL_UNS(ST1), WL_SEL(ST2))은 초기 전압(Vo)을 유지하고, 상부 스택(ST2)의 워드 라인들(WL_UNS(ST2))도 초기 전압(Vo)을 유지한다. 선택 셀 스트링의 제1 스택(ST1)의 채널에는 비트 라인(BL)에 따라서 프로그램 허용 전압(VPER)이 인가되거나, 프로그램 금지 전압(VINH)에 상응하는 전압(미도시)을 갖는다. In the boosting period PBST, the turn-on voltage VSON is applied to the select string select line SSL_SEL and the turn-off voltage VOFF is applied to the dummy word line DWL, thereby forming the first stack ST1 and the second stack ST1. The channels of the stack ST2 are electrically disconnected from each other. In the state in which the dummy memory cells are turned off, the word lines WL_UNS(ST1) and WL_SEL(ST2) of the first stack ST1 corresponding to the selected stack maintain the initial voltage Vo, and the upper stack ( The word lines WL_UNS(ST2) of ST2 also maintain the initial voltage Vo. A program allowable voltage VPER is applied to a channel of the first stack ST1 of the selected cell string or has a voltage (not shown) corresponding to the program inhibit voltage VINH according to the bit line BL.

프로그램 동작시 접지 선택 라인(GSL)에는 턴오프 전압(VGOFF)이 인가되고 셀 스트링들과 공통 소스 라인 사이의 전기적인 연결이 차단될 수 있다.During the program operation, the turn-off voltage VGOFF is applied to the ground selection line GSL, and an electrical connection between the cell strings and the common source line may be cut off.

프로그램 실행 구간(PGME)에서 선택 스택에 해당하는 제1 스택(ST1)의 선택 워드 라인(WL_SEL(ST1))에 프로그램 전압(VPGM)이 인가되고 프로그램 허용 전압(VPER)이 인가되는 비트 라인(BL)에 연결된 해당 메모리 셀이 프로그램된다. 또한, 프로그램 실행 구간(PGME)에서 제1 스택(ST1)의 비선택 워드 라인(WL_UNS(ST1))에 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가된다.In the program execution period PGME, the bit line BL to which the program voltage VPGM is applied to the selected word line WL_SEL(ST1) of the first stack ST1 corresponding to the selected stack and the program allowable voltage VPER is applied ), the corresponding memory cell connected to is programmed. Also, in the program execution period PGME, the first pass voltage VPASS1 is applied to the unselected word line WL_UNS(ST1) of the first stack ST1.

프로그램 실행 구간(PGME)에서 선택 스트링 선택 라인(SSL_SEL)에는 턴-온 전압(VSON)이 인가되고, 비선택 스트링 선택 라인(SSL_UNS)에는 턴-오프 전압(VSOFF)이 인가된다.In the program execution period PGME, the turn-on voltage VSON is applied to the selected string select line SSL_SEL, and the turn-off voltage VSOFF is applied to the non-select string select line SSL_UNS.

프로그램 실행 구간(PGME)의 제1 서브 구간(T23~T24) 동안 상부 스택에 해당하는 제2 스택(ST2)의 더미 워드라인(DWL)에 제1 더미 전압(VDUM1)을 인가된다. During the first sub-period T23 to T24 of the program execution period PGME, the first dummy voltage VDUM1 is applied to the dummy word line DWL of the second stack ST2 corresponding to the upper stack.

프로그램 실행 구간(PGME)의 제2 서브 구간(T24~T25) 동안 상기 제1 더미 전압(VDUM1)을 제2 더미 전압(VDUM2)으로 감소시킨다. During the second sub-period T24 to T25 of the program execution period PGME, the first dummy voltage VDUM1 is reduced to the second dummy voltage VDUM2.

상기 제1 서브 구간(T23~T24)과 상기 제2 서브 구간(T24~T25) 동안 제2 스택(ST2)의 워드라인들(WL_UNS(ST2))에 제1 패스 전압(VPASS1)을 인가한다. The first pass voltage VPASS1 is applied to the word lines WL_UNS(ST2) of the second stack ST2 during the first sub-period T23 to T24 and the second sub-period T24 to T25.

프로그램 실행 구간(PGME)의 제3 서브 구간(T25~T26) 동안 제2 스택(ST2)의 더미 워드라인(DWL)에 상기 제2 더미 전압(VDUM2)을 인가한다. 상기 제3 서브 구간(T25~T26)에서 제2 스택(ST2)의 워드라인들(WL_UNS(ST2))에 제1 패스 전압(VPASS1)보다 낮은 제2 패스 전압(VPASS2)을 인가한다.The second dummy voltage VDUM2 is applied to the dummy word line DWL of the second stack ST2 during the third sub-period T25 to T26 of the program execution period PGME. A second pass voltage VPASS2 lower than the first pass voltage VPASS1 is applied to the word lines WL_UNS(ST2) of the second stack ST2 in the third subperiod T25 to T26.

프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에서 제1 스택(ST1)의 초기화 전압(Vo)으로 리커버리하는 것과 동시에 제2 스택(ST2)의 워드 라인들을 전압을 제2 패스 전압(VPASS2)에서 초기화 전압(Vo)으로 감소한다.In the program recovery period PGMRC, recovery is performed with the initialization voltage Vo of the first stack ST1, and at the same time, the voltage of the word lines of the second stack ST2 is changed from the second pass voltage VPASS2 to the initialization voltage Vo. Decrease.

도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 3개의 스택들로 분할된 메모리 블록을 나타내는 단면도이다.18 is a cross-sectional view illustrating a memory block divided into three stacks according to example embodiments.

도 18을 참조하면, 전술한 경계 층은 하부 경계 층(BNDL) 및 상부 경계 층(BNDU)을 포함한다. 메모리 블록(MBa)은 하부 경계 층(BNDL)의 하부에 위치하는 제1 스택(ST1), 하부 경계 층(BNDL)과 상부 경계 층(BNDU) 사이에 위치하는 제2 스택(ST2) 및 상부 경계 층(BNDU)의 상부에 위치하는 제3 스택(ST3)을 포함한다.Referring to FIG. 18 , the aforementioned boundary layer includes a lower boundary layer BNDL and an upper boundary layer BNDU. The memory block MBa includes a first stack ST1 positioned under the lower boundary layer BNDL, a second stack ST2 positioned between the lower boundary layer BNDL and the upper boundary layer BNDU, and an upper boundary layer. A third stack ST3 positioned above the layer BNDU is included.

제1 더미 워드라인(DWL1)은 하부 경계 층(BNDL)에 인접하여 제2 스택(ST2)에 포함되고, 제1 더미 워드라인(DWL1)에는 제1 더미 메모리 셀들이 연결될 수 있다. 제2 더미 워드라인(DWL2)은 상부 경계 층(BNDU)에 인접하여 제3 스택(ST3)에 포함되고, 제2 더미 워드라인(DWL2)에는 제2 더미 메모리 셀들이 연결될 수 있다. The first dummy word line DWL1 is included in the second stack ST2 adjacent to the lower boundary layer BNDL, and first dummy memory cells may be connected to the first dummy word line DWL1. The second dummy word line DWL2 is included in the third stack ST3 adjacent to the upper boundary layer BNDU, and second dummy memory cells may be connected to the second dummy word line DWL2.

도 19는 도 18의 메모리 블록의 스택들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타내고, 도 20은 도 19의 프로그램 방법에서 프로그램 실행 구간을 보다 상세히 나타낸다. 이하 도 17과 중복되는 설명은 생략한다.FIG. 19 shows an embodiment of a program method for stacks of memory blocks of FIG. 18 , and FIG. 20 shows a program execution section in the program method of FIG. 19 in more detail. A description overlapping with that of FIG. 17 will be omitted.

도 19에는 전술한 프리차지 구간(PPC), 부스팅 구간(PBST), 프로그램 실행 구간(PGME) 및 프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에서의 전압들이 도시되어 있다.19 illustrates voltages in the aforementioned precharge period (PPC), boosting period (PBST), program execution period (PGME), and program recovery period (PGMRC).

도 19에는 제1 스택(ST1)에 대한 프로그램을 수행하는 경우가 도시되어 있다. 이 경우, 제1 스택(ST1)은 선택 스택에 해당하고, 제2 스택(ST2)및 제3 스택(ST2)은 전술한 상부 스택에 해당한다.19 shows a case of performing a program for the first stack ST1. In this case, the first stack ST1 corresponds to the selected stack, and the second and third stacks ST2 and ST2 correspond to the aforementioned upper stack.

프리차지 구간(PPC)에서, 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴오프 전압(VSOFF)이 인가되고, 더미 워드 라인들(DWL1, DWL2)에는 턴온 전압(DWON)이 인가되고, 접지 선택 라인(GSL)에는 턴온 전압(VGON)이 인가된다. 따라서, 접지 선택 트랜지스터 및 더미 메모리 셀들이 턴온된 상태이므로 소스 라인(CSL)의 프리차지 전압이 제1 스택(ST1), 제2 스택(ST2) 및 제3 스택(ST3)의 채널에 인가된다.During the precharge period PPC, the turn-off voltage VSOFF is applied to the string select line SSL, the turn-on voltage DWON is applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2, and the ground select line GSL A turn-on voltage (VGON) is applied to . Accordingly, since the ground select transistor and the dummy memory cells are turned on, the precharge voltage of the source line CSL is applied to the channels of the first stack ST1, the second stack ST2, and the third stack ST3.

부스팅 구간(PBST)에서, 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴온 전압(VSON)이 인가되고, 더미 워드 라인들(DWL1, DWL2)에는 턴오프 전압(VOFF)이 인가되어, 제1 스택(ST1), 제2 스택(ST2) 및 제3 스택(ST3)의 채널들은 서로 전기적으로 단절된다. 이와 같이 더미 메모리 셀들을 턴오프시킨 상태에서 선택 스택에 해당하는 제1 스택(ST1)의 워드 라인들은 초기 전압(Vo)을 유지하고, 상부 스택(ST2, ST2)의 워드 라인들도 초기 전압(Vo)을 유지한다. 선택 셀 스트링의 제1 스택(ST1)의 채널에는 비트 라인(BL)에 따라서 프로그램 허용 전압(VPER)이 인가되거나, 프로그램 금지 전압(VINH)에 상응하는 전압(미도시)을 갖는다. In the boosting period PBST, the turn-on voltage VSON is applied to the string select line SSL, and the turn-off voltage VOFF is applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2, thereby forming the first stack ST1, Channels of the second stack ST2 and the third stack ST3 are electrically disconnected from each other. In such a state in which the dummy memory cells are turned off, the word lines of the first stack ST1 corresponding to the selected stack maintain the initial voltage Vo, and the word lines of the upper stacks ST2 and ST2 also have the initial voltage ( hold Vo). A program allowable voltage VPER is applied to a channel of the first stack ST1 of the selected cell string or has a voltage (not shown) corresponding to the program inhibit voltage VINH according to the bit line BL.

도 19 및 도 20을 참조하면, 프로그램 수행 구간(PGME)에서 비트라인(BL)에는 프로그램 금지 전압(VINH) 또는 프로그램 허용 전압(VPER)이 인가될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴-온 전압(VSON)이 인가되고, 제1 스택(ST1)의 선택 워드라인(WL_SEL(ST1))에는 프로그램 전압(VPGM)이 인가되고, 제1 스택(ST1)의 비선택 워드라인들(WL_UNS)에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가된다.19 and 20, the program inhibit voltage VINH or the program allow voltage VPER may be applied to the bit line BL in the program execution period PGME, and the turn-off voltage VPER may be applied to the string select line SSL. The on voltage VSON is applied, the program voltage VPGM is applied to the selected word line WL_SEL(ST1) of the first stack ST1, and the unselected word lines WL_UNS of the first stack ST1 A first pass voltage VPASS1 is applied to .

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간(T31~T32) 동안, 더미 워드라인들(DWL1, DWL2)에는 제1 더미 전압(DUM1)이 인가되고, 제2 서브 구간(T32~T33)에는 제1 더미 전압(DUM1)이 제2 더미 전압(DUM2)로 하강되고, 제3 서브 구간(T33~T34) 동안에는 더미 워드라인들(DWL1, DWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)이 인가된다. 제1 서브 구간(T31~T32) 동안 비트라인(BL)에는 프로그램 포싱 전압이 인가되어, 선택 스택(ST1)의 채널에 프로그램 포싱 전압이 도달할 수 있다.During the first sub-period T31 to T32 of the program execution period PGME, the first dummy voltage DUM1 is applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2, and the second sub-period T32 to T33 is applied with the first dummy voltage DUM1. 1 dummy voltage DUM1 is lowered to the second dummy voltage DUM2, and the second dummy voltage VDUM2 is applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2 during the third sub-period T33 to T34. During the first sub-periods T31 to T32, the program forcing voltage may be applied to the bit line BL, so that the program forcing voltage may reach the channel of the selection stack ST1.

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간(T31~T32)과 제2 서브 구간(T32~T33) 동안, 상부 스택에 해당하는 제2 스택(ST2)와 제3 스택(ST3)의 워드라인들(WL_UNS(ST2, ST3))에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가되고, 프로그램 수행 구간(PGME)의 제3 서브 구간(T33~T34) 동안, 제2 스택(ST2)와 제3 스택(ST3)의 워드라인들(WL_UNS(ST2, ST3))에는 제1 패스 전압(VPASS1)보다 낮은 레벨을 가지는 제2 패스 전압(VPASS2)이 인가된다. Word lines of the second stack ST2 and the third stack ST3 corresponding to the upper stack during the first sub-period T31 to T32 and the second sub-period T32 to T33 of the program execution period PGME. The first pass voltage VPASS1 is applied to (WL_UNS(ST2, ST3)), and the second stack ST2 and the third stack ST3 are applied during the third sub-period T33 to T34 of the program execution period PGME. The second pass voltage VPASS2 having a lower level than the first pass voltage VPASS1 is applied to the word lines WL_UNS(ST2, ST3) of ).

프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에서 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴오프 전압(VSOFF)이 인가되고 더미 워드라인들(DWL1, DWL2)에 턴오프 전압들(VOFF)이 각각 인가되고, 다른 전압들은 도 17을 참조하여 전술한 바와 같다.In the program recovery period PGMRC, the turn-off voltage VSOFF is applied to the string select line SSL and the turn-off voltages VOFF are applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2, respectively, and the other voltages in FIG. 17 As described above with reference to.

이와 같이, 제3 서브 구간(T33~T34) 동안에는 더미 워드라인들(DWL1, DWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)을 인가함으로써, 상부 스택에 해당하는 제2 스택(ST2)와 제3 스택(ST3)의 워드라인들이 제3 서브 구간(T33~T34)에 선택 스택(ST1)으로부터 받을 수 있는 패스 디스터브를 방지할 수 있다.As such, by applying the second dummy voltage VDUM2 to the dummy word lines DWL1 and DWL2 during the third sub-period T33 to T34, the second stack ST2 and the third stack corresponding to the upper stack ( Path disturb that the word lines of ST3 can receive from the selection stack ST1 in the third sub-period T33 to T34 can be prevented.

도 21은 도 18의 메모리 블록의 스택들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타내고, 도 22는 도 21의 프로그램 방법에서 프로그램 실행 구간을 보다 상세히 나타낸다. 이하 도 17과 중복되는 설명은 생략한다. FIG. 21 shows an embodiment of a program method for stacks of memory blocks of FIG. 18, and FIG. 22 shows a program execution section in the program method of FIG. 21 in more detail. A description overlapping with that of FIG. 17 will be omitted.

도 21에는 전술한 프리차지 구간(PPC), 부스팅 구간(PBST), 프로그램 실행 구간(PGME) 및 프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에서의 전압들이 도시되어 있다.21 illustrates voltages in the aforementioned precharge period (PPC), boosting period (PBST), program execution period (PGME), and program recovery period (PGMRC).

도 21에는 제2 스택(ST2)에 대한 프로그램을 수행하는 경우가 도시되어 있다. 이 경우, 제2 스택(ST2)은 선택 스택에 해당하고, 제1 스택(ST1)안 하부 스택에 해당하고, 제3 스택(ST2)은 전술한 상부 스택에 해당한다.21 shows a case of executing a program for the second stack ST2. In this case, the second stack ST2 corresponds to the selected stack, corresponds to the lower stack in the first stack ST1, and the third stack ST2 corresponds to the aforementioned upper stack.

프리차지 구간(PPC)과 부스팅 구간(PBST)의 동작은 도 19와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다. Operations of the precharge period (PPC) and the boosting period (PBST) are the same as those of FIG. 19, so detailed descriptions are omitted.

도 21 및 도 22를 참조하면, 프로그램 수행 구간(PGME)에서 비트라인(BL)에는 프로그램 금지 전압(VINH) 또는 프로그램 허용 전압(VPER)이 인가될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴-온 전압(VSON)이 인가되고, 제2 스택(ST2)의 선택 워드라인(WL_SEL(ST2))에는 프로그램 전압(VPGM)이 인가되고, 제2 스택(ST2)의 비선택 워드라인들(WL_UNS(ST2))에는 제2 패스 전압(VPASS1)이 인가되고, 제2 스택(ST2)의 더미 워드라인(DWL1)에는 제1 더미 전압(DUM1)이 인가된다.21 and 22, in the program execution period PGME, the program inhibit voltage VINH or the program allow voltage VPER may be applied to the bit line BL, and the turn- The on voltage VSON is applied, the program voltage VPGM is applied to the selected word line WL_SEL(ST2) of the second stack ST2, and the unselected word lines WL_UNS( The second pass voltage VPASS1 is applied to ST2), and the first dummy voltage DUM1 is applied to the dummy word line DWL1 of the second stack ST2.

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간(T51~T52) 동안, 더미 워드라인(DWL2)에는 제1 더미 전압(DUM1)이 인가되고, 제2 서브 구간(T52~T53)에는 제1 더미 전압(DUM1)이 제2 더미 전압(DUM2)로 하강되고, 제3 서브 구간(T53~T54) 동안에는 더미 워드라인(DWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)이 인가된다.During the first sub-period T51 to T52 of the program execution period PGME, the first dummy voltage DUM1 is applied to the dummy word line DWL2, and the first dummy voltage is applied to the second sub-period T52 to T53. DUM1 is dropped to the second dummy voltage DUM2, and the second dummy voltage VDUM2 is applied to the dummy word line DWL2 during the third sub-period T53 to T54.

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간(T51~T52)과 제2 서브 구간(T52~T53) 동안, 상부 스택에 해당하는 제3 스택(ST3)의 워드라인들(WL_UNS(ST3))에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가되고, 프로그램 수행 구간(PGME)의 제3 서브 구간(T53~T54) 동안, 제3 스택(ST3)의 워드라인들(WL_UNS(ST3))에는 제1 패스 전압(VPASS1)보다 낮은 레벨을 가지는 제2 패스 전압(VPASS2)이 인가된다. During the first sub-periods T51 to T52 and the second sub-periods T52 to T53 of the program execution period PGME, the word lines WL_UNS(ST3) of the third stack ST3 corresponding to the upper stack are The first pass voltage VPASS1 is applied, and during the third sub-period T53 to T54 of the program execution period PGME, the first pass voltage is applied to the word lines WL_UNS(ST3) of the third stack ST3. The second pass voltage VPASS2 having a lower level than (VPASS1) is applied.

프로그램 수행 구간(PGME) 동안 하부 스택에 해당하는 제1 스택(ST1)의 워드 라인들(WL_UNS(ST1))에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가된다.During the program execution period PGME, the first pass voltage VPASS1 is applied to the word lines WL_UNS(ST1) of the first stack ST1 corresponding to the lower stack.

프로그램 리커버리 구간(PGMRC2)에서 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴오프 전압(VSOFF)이 인가되고 더미 워드라인들(DWL1, DWL2)에 턴오프 전압들(VOFF)이 각각 인가되고, 다른 전압들은 도 17을 참조하여 전술한 바와 같다. In the program recovery period PGMRC2, the turn-off voltage VSOFF is applied to the string select line SSL and the turn-off voltages VOFF are applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2, respectively, and the other voltages in FIG. 17 As described above with reference to.

이와 같이, 제3 서브 구간(T53~T54) 동안에는 더미 워드라인(DWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)을 인가함으로써, 상부 스택에 해당하는 제3 스택 (ST3)의 워드라인들이 제3 서브 구간(T53~T54)에 제2 스택(ST2)로부터 받을 수 있는 패스 디스터브를 방지할 수 있다.As such, by applying the second dummy voltage VDUM2 to the dummy word line DWL2 during the third sub-period T53 to T54, the word lines of the third stack ST3 corresponding to the upper stack are connected to the third sub-period. In (T53 to T54), path disturb that can be received from the second stack ST2 can be prevented.

도 23은 도 18의 메모리 블록의 스택들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타내고, 도 24는 도 23의 프로그램 방법에서 프로그램 실행 구간을 보다 상세히 나타낸다. 이하 도 17과 중복되는 설명은 생략한다.FIG. 23 shows an embodiment of a program method for stacks of memory blocks of FIG. 18 , and FIG. 24 shows a program execution section in the program method of FIG. 23 in more detail. A description overlapping with that of FIG. 17 will be omitted.

도 23에는 제1 스택(ST1)에 대한 프로그램을 수행하는 경우가 도시되어 있다. 이 경우, 제1 스택(ST1)은 선택 스택에 해당하고, 제2 스택(ST2)및 제3 스택(ST2)은 전술한 상부 스택에 해당한다.23 shows a case of performing a program for the first stack ST1. In this case, the first stack ST1 corresponds to the selected stack, and the second and third stacks ST2 and ST2 correspond to the aforementioned upper stack.

프리차지 구간(PPC)과 부스팅 구간(PBST)에서의 동작은 도 19에서와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.Operations in the precharge period (PPC) and the boosting period (PBST) are the same as those in FIG. 19, so detailed descriptions are omitted.

도 23 및 도 24을 참조하면, 프로그램 수행 구간(PGME)에서 비트라인(BL)에는 프로그램 금지 전압(VINH) 또는 프로그램 허용 전압(VPER)이 인가될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴-온 전압(VSON)이 인가되고, 제1 스택(ST1)의 선택 워드라인(WL_SEL(ST1))에는 프로그램 전압(VPGM)이 인가되고, 제1 스택(ST1)의 비선택 워드라인들(WL_UNS)에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가된다.23 and 24, the program inhibit voltage VINH or the program allow voltage VPER may be applied to the bit line BL in the program execution period PGME, and the turn-off voltage VPER may be applied to the string select line SSL. The on voltage VSON is applied, the program voltage VPGM is applied to the selected word line WL_SEL(ST1) of the first stack ST1, and the unselected word lines WL_UNS of the first stack ST1 A first pass voltage VPASS1 is applied to .

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간(T61~T62) 동안, 더미 워드라인들(DWL1, DWL2)에는 제1 더미 전압(DUM1)이 인가되고, 제2 서브 구간(T62~T63)에는 제1 더미 전압(DUM1)이 제2 더미 전압(DUM2)으로 하강되고, 제3 서브 구간(T63~T64) 동안에는 더미 워드라인들(DWL1, DWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)이 인가된다.During the first sub-period T61 to T62 of the program execution period PGME, the first dummy voltage DUM1 is applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2, and the second sub-period T62 to T63 is applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2. 1 dummy voltage DUM1 is lowered to the second dummy voltage DUM2, and the second dummy voltage VDUM2 is applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2 during the third sub-period T63 to T64.

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간(T31~T32)과 제2 서브 구간 동안, 상부 스택에 해당하는 제2 스택(ST2)와 제3 스택(ST3)의 워드라인들(WL_UNS(ST2, ST3))에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가되고, 프로그램 수행 구간(PGME)의 제3 서브 구간(T33~T34) 동안, 제2 스택(ST2)와 제3 스택(ST3)의 워드라인들(WL_UNS(ST2, ST3))에는 제1 패스 전압(VPASS1)보다 낮은 레벨을 가지는 제2 패스 전압(VPASS2)이 인가되고, 제2 스택(ST2)와 제3 스택(ST3)의 더미 워드라인들(DWL1, DWL2) 각각에 인접한 경계 워드라인들(WL_BDR(ST2, ST3))에는 제2 패스 전압(VPASS2)보다 낮은 레벨을 가지는 제3 패스 전압(VPASS3)이 인가된다.Word lines WL_UNS(ST2, The first pass voltage VPASS1 is applied to ST3), and during the third sub-periods T33 to T34 of the program execution period PGME, word lines of the second and third stacks ST2 and ST3 are applied. The second pass voltage VPASS2 having a lower level than the first pass voltage VPASS1 is applied to (WL_UNS(ST2, ST3)), and the dummy word lines of the second and third stacks ST2 and ST3 are applied. The third pass voltage VPASS3 having a lower level than the second pass voltage VPASS2 is applied to the boundary word lines WL_BDR(ST2, ST3) adjacent to each of (DWL1 and DWL2).

프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에서 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴오프 전압(VSOFF)이 인가되고 더미 워드라인들(DWL1, DWL2)에 턴오프 전압들(VOFF)이 각각 인가되고, 다른 전압들은 도 17을 참조하여 전술한 바와 같다.In the program recovery period PGMRC, the turn-off voltage VSOFF is applied to the string select line SSL and the turn-off voltages VOFF are applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2, respectively, and the other voltages in FIG. 17 As described above with reference to.

이와 같이, 제3 서브 구간(T33~T34) 동안에는 더미 워드라인들(DWL1, DWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)을 인가하고, 경계 워드라인들(WL_BDR(ST2, ST3))에는 제2 패스 전압(VPASS2)보다 낮은 레벨을 가지는 제3 패스 전압(VPASS3)이 인가함으로써, 상부 스택에 해당하는 제2 스택(ST2)와 제3 스택(ST3)의 워드라인들이 제3 서브 구간(T33~T34)에 제1 스택(ST1)으로부터 받을 수 있는 패스 디스터브를 방지할 수 있다.As such, during the third sub-period T33 to T34, the second dummy voltage VDUM2 is applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2, and the second pass is applied to the boundary word lines WL_BDR (ST2 and ST3). By applying the third pass voltage VPASS3 having a lower level than the voltage VPASS2, the word lines of the second and third stacks ST2 and ST3 corresponding to the upper stack are connected to the third sub-period T33 to T34. ), path disturb that can be received from the first stack ST1 can be prevented.

도 25는 도 18의 메모리 블록의 스택들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타내고, 도 26은 도 25의 프로그램 방법에서 프로그램 실행 구간을 보다 상세히 나타낸다. 이하 도 17과 중복되는 설명은 생략한다.FIG. 25 shows an embodiment of a program method for stacks of memory blocks of FIG. 18, and FIG. 26 shows a program execution section in the program method of FIG. 25 in more detail. A description overlapping with that of FIG. 17 will be omitted.

도 25에는 전술한 프리차지 구간(PPC), 부스팅 구간(PBST), 프로그램 실행 구간(PGME) 및 프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에서의 전압들이 도시되어 있다.25 illustrates voltages in the aforementioned precharge period (PPC), boosting period (PBST), program execution period (PGME), and program recovery period (PGMRC).

도 25에는 제2 스택(ST2)에 대한 프로그램을 수행하는 경우가 도시되어 있다. 이 경우, 제2 스택(ST2)은 선택 스택에 해당하고, 제1 스택(ST1)은 하부 스택에 해당하고, 제3 스택(ST3)은 전술한 상부 스택에 해당한다.25 shows a case of executing a program for the second stack ST2. In this case, the second stack ST2 corresponds to the selected stack, the first stack ST1 corresponds to the lower stack, and the third stack ST3 corresponds to the aforementioned upper stack.

프리차지 구간(PPC)과 부스팅 구간(PBST)에서의 동작은 도 19에서와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.Operations in the precharge period (PPC) and the boosting period (PBST) are the same as those in FIG. 19, so detailed descriptions are omitted.

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간(T71~T72) 동안, 더미 워드라인(DWL2)에는 제1 더미 전압(DUM1)이 인가되고, 제2 서브 구간(T72~T73)에는 제1 더미 전압(DUM1)이 제2 더미 전압(DUM2)로 하강되고, 제3 서브 구간(T73~T74) 동안에는 더미 워드라인(DWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)이 인가된다.During the first sub-period T71 to T72 of the program execution period PGME, the first dummy voltage DUM1 is applied to the dummy word line DWL2, and the first dummy voltage is applied to the second sub-period T72 to T73. DUM1 is dropped to the second dummy voltage DUM2, and the second dummy voltage VDUM2 is applied to the dummy word line DWL2 during the third sub-period T73 to T74.

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간(T71~T72)과 제2 서브 구간(T72~T73) 동안, 상부 스택에 해당하는 제3 스택(ST3)의 워드라인들(WL_UNS(ST3))에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가되고, 프로그램 수행 구간(PGME)의 제3 서브 구간(T73~T74) 동안, 제3 스택(ST3)의 워드라인들(WL_UNS(ST3))에는 제1 패스 전압(VPASS1)보다 낮은 레벨을 가지는 제2 패스 전압(VPASS2)이 인가되고, 제3 스택(ST3)의 더미 워드라인(DWL2)에 인접한 경계 워드라인(WL_BDR(ST3))에는 제2 패스 전압(VPASS2)보다 낮은 레벨을 가지는 제3 패스 전압(VPASS3)이 인가된다.During the first sub-periods T71 to T72 and the second sub-periods T72 to T73 of the program execution period PGME, the word lines WL_UNS(ST3) of the third stack ST3 corresponding to the upper stack are The first pass voltage VPASS1 is applied, and during the third sub-period T73 to T74 of the program execution period PGME, the first pass voltage is applied to the word lines WL_UNS(ST3) of the third stack ST3. The second pass voltage VPASS2 having a lower level than VPASS1 is applied, and the second pass voltage VPASS2 is applied to the boundary word line WL_BDR(ST3) adjacent to the dummy word line DWL2 of the third stack ST3. ), the third pass voltage VPASS3 having a lower level is applied.

프로그램 수행 구간(PGME) 동안 하부 스택에 해당하는 제1 스택(ST1)의 워드 라인들(WL_UNS(ST1))에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가된다.During the program execution period PGME, the first pass voltage VPASS1 is applied to the word lines WL_UNS(ST1) of the first stack ST1 corresponding to the lower stack.

프로그램 리커버리 구간(PGMRC2)에서 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴오프 전압(VSOFF)이 인가되고 더미 워드라인들(DWL1, DWL2)에 턴오프 전압들(VOFF)이 각각 인가되고, 다른 전압들은 도 17을 참조하여 전술한 바와 같다.In the program recovery period PGMRC2, the turn-off voltage VSOFF is applied to the string select line SSL and the turn-off voltages VOFF are applied to the dummy word lines DWL1 and DWL2, respectively, and the other voltages in FIG. 17 As described above with reference to.

이와 같이, 제3 서브 구간(T73~T74) 동안에는 더미 워드라인(DWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)을 인가하고, 경계 워드라인(WL_BDR(ST3))에는 제2 패스 전압(VPASS2)보다 낮은 레벨을 가지는 제3 패스 전압(VPASS3)이 인가함으로써, 상부 스택에 해당하는 제3 스택(ST3)의 워드라인들이 제3 서브 구간(T73~T74)에 제2 스택(ST2)로부터 받을 수 있는 패스 디스터브를 방지할 수 있다.As such, during the third sub-periods T73 to T74, the second dummy voltage VDUM2 is applied to the dummy word line DWL2, and a lower voltage than the second pass voltage VPASS2 is applied to the boundary word line WL_BDR(ST3). By applying the third pass voltage VPASS3 having a level, word lines of the third stack ST3 corresponding to the upper stack can receive a pass from the second stack ST2 in the third sub-period T73 to T74. Disturb can be prevented.

도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 3개의 서브 블록들로 분할된 메모리 블록을 나타내는 단면도이다.27 is a cross-sectional view illustrating a memory block divided into three sub-blocks according to example embodiments.

도 27을 참조하면, 메모리 블록(MBb)은 복수의 워드라인들을 각각 포함하는 제1 서브 블록(SB1), 제2 서브 블록(SB2) 및 제3 서브 블록(SB3)를 포함할 수 있고, 제2 서브 블록(SB2)은 제1 서브 블록(SB1)에 인접한 경계 워드라인(BWL1)을 포함할 수 있고, 제3 서브 블록(SB3)는 제3 서브 블록(SB3)에 인접한 경계 워드라인(BWL2)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 27 , the memory block MBb may include a first sub-block SB1, a second sub-block SB2, and a third sub-block SB3 including a plurality of word lines, respectively. The second sub-block SB2 may include a boundary word line BWL1 adjacent to the first sub-block SB1, and the third sub-block SB3 may include a boundary word line BWL2 adjacent to the third sub-block SB3. ) may be included.

제1 서브 블록(SB1), 제2 서브 블록(SB2) 및 제3 서브 블록(SB3) 각각은 물리 블록보다 작고, 제1 서브 블록(SB1), 제2 서브 블록(SB2) 및 제3 서브 블록(SB3) 각각에 대하여 소거 동작이 수행될 수 있다.Each of the first sub-block SB1, the second sub-block SB2, and the third sub-block SB3 is smaller than the physical block, and the first sub-block SB1, the second sub-block SB2, and the third sub-block (SB3) An erase operation may be performed for each.

제2 서브 블록(SB2) 및 제3 서브 블록(SB3) 각각에서 경계 워드라인들(BWL1, BWL2)을 제외한 나머지 워드라인들은 내부 워드라인들이라 호칭될 수 있다.Word lines other than the boundary word lines BWL1 and BWL2 in each of the second sub-block SB2 and the third sub-block SB3 may be referred to as internal word lines.

도 27에서 경계 워드라인들(BWL1, BWL2)에 연결되는 메모리 셀들 각각은 내부 워드라인들 각각에 연결되는 메모리 셀들 각각보다 작은 수의 비트들을 저장할 수 있다.In FIG. 27 , each of the memory cells connected to the boundary word lines BWL1 and BWL2 may store fewer bits than each of the memory cells connected to each of the internal word lines.

도 28은 도 27의 메모리 블록의 서브 블록들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타낸다.FIG. 28 illustrates an embodiment of a programming method for sub-blocks of the memory block of FIG. 27 .

도 28에서 제1 서브 블록(SB1)은 메모리 셀들(MC1~MC4)을 포함하고, 제2 서브 블록(SB2)은 메모리 셀들(MC5~MC8)을 포함하고, 제3 서브 블록(SB3)은 메모리 셀들(MC9~MC12)을 포함할 수 있다. 메모리 셀(MC5)은 경계 워드라인(BWL1)에 연결될 수 있고, 메모리 셀(MC9)은 경계 워드라인(BWL2)에 연결될 수 있다. 28 , the first sub-block SB1 includes memory cells MC1 to MC4, the second sub-block SB2 includes memory cells MC5 to MC8, and the third sub-block SB3 includes memory cells MC5 to MC8. Cells MC9 to MC12 may be included. The memory cell MC5 may be connected to the boundary word line BWL1 , and the memory cell MC9 may be connected to the boundary word line BWL2 .

도 28에는 전술한 프리차지 구간(PPC), 부스팅 구간(PBST), 프로그램 실행 구간(PGME) 및 프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에서의 전압들이 도시되어 있다.28 illustrates voltages in the aforementioned precharge period (PPC), boosting period (PBST), program execution period (PGME), and program recovery period (PGMRC).

도 28에는 제1 서브 블록(SB1)에 대한 프로그램을 수행하는 경우가 도시되어 있다. 이 경우, 제1 서브 블록(SB1)은 선택 서브 블록에 해당하고, 제2 서브 블록(SB2), 제3 서브 블록(SB3)은 상부 서브 블록에 해당한다.28 shows a case of performing a program for the first sub-block SB1. In this case, the first sub-block SB1 corresponds to the selection sub-block, and the second and third sub-blocks SB2 and SB3 correspond to the upper sub-blocks.

프리차지 구간(PPC)에서, 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴오프 전압(VSOFF)이 인가되고, 경계 워드 라인들(BWL1, BWL2)에는 턴온 전압(BVON)이 인가되고, 접지 선택 라인(GSL)에는 턴온 전압(VGON)이 인가된다. 따라서, 접지 선택 트랜지스터 및 경계 워드 라인들(BWL1, BWL2)에 연결된 메모리 셀들이 턴온된 상태이므로 소스 라인(CSL)의 프리차지 전압이 제1 서브 블록(SB1), 제2 서브 서브 블록(SB2) 및 제3 서브 블록(SB3)의 채널에 인가된다.During the precharge period PPC, the turn-off voltage VSOFF is applied to the string select line SSL, the turn-on voltage BVON is applied to the boundary word lines BWL1 and BWL2, and the ground select line GSL A turn-on voltage (VGON) is applied to . Accordingly, since the memory cells connected to the ground select transistor and the boundary word lines BWL1 and BWL2 are turned on, the precharge voltage of the source line CSL is applied to the first sub-block SB1 and the second sub-sub-block SB2. and applied to the channel of the third sub block SB3.

부스팅 구간(PBST)에서, 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴온 전압(VSON)이 인가되고, 경계 워드 라인들(BWL1, BWL2)에는 턴오프 전압(VOFF)이 인가되어, 제1 서브 블록(SB1), 제2 서브 서브 블록(SB2) 및 제3 서브 블록(SB3)의 채널들은 서로 전기적으로 단절된다. 이와 같이 경계 워드 라인들(BWL1, BWL2)에 연결된 메모리 셀들을 턴오프시킨 상태에서 선택 서브 블록에 해당하는 제1 서브 블록(SB1)의 워드 라인들은 초기 전압(Vo)을 유지하고, 상부 서브 블록에 해당하는 제2 및 제2 서브 블록들(SB2, SB3)의 워드 라인들도 초기 전압(Vo)을 유지한다. In the boosting period PBST, the turn-on voltage VSON is applied to the string select line SSL, and the turn-off voltage VOFF is applied to the boundary word lines BWL1 and BWL2, thereby forming the first sub-block SB1. , channels of the second sub-block SB2 and the third sub-block SB3 are electrically disconnected from each other. In this way, in a state in which the memory cells connected to the boundary word lines BWL1 and BWL2 are turned off, the word lines of the first sub-block SB1 corresponding to the selected sub-block maintain the initial voltage Vo, and the upper sub-block Word lines of the second and second sub-blocks SB2 and SB3 corresponding to also maintain the initial voltage Vo.

프로그램 수행 구간(PGME)에서 비트라인(BL)에는 프로그램 금지 전압(VINH) 또는 프로그램 허용 전압(VPER)이 인가될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴-온 전압(VSON)이 인가될 수 있다. 또한, 제1 서브 블록(SB1)의 선택 워드라인에는 프로그램 전압(VPGM)이 인가되고, 제1 서브 블록(SB2)의 비선택 워드라인들에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가된다.In the program execution period PGME, the program inhibit voltage VINH or the program allow voltage VPER may be applied to the bit line BL, and the turn-on voltage VSON may be applied to the string select line SSL. there is. In addition, the program voltage VPGM is applied to the selected word line of the first sub-block SB1, and the first pass voltage VPASS1 is applied to the unselected word lines of the first sub-block SB2.

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간 동안, 경계 워드라인들(BWL1, BWL2)에는 제1 더미 전압(DUM1)이 인가되고, 제2 서브 구간에는 제1 더미 전압(DUM1)이 제2 더미 전압(DUM2)로 하강되고, 제3 서브 구간 동안에는 경계 워드라인들(BWL1, BWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)이 인가된다. 제1 서브 구간 동안 비트라인(BL)에는 프로그램 포싱 전압이 인가되어, 선택 서브 블록(SB1)의 채널에 프로그램 포싱 전압이 도달할 수 있다.During the first sub-period of the program execution period PGME, the first dummy voltage DUM1 is applied to the boundary word lines BWL1 and BWL2, and the first dummy voltage DUM1 is applied to the second dummy voltage DUM1 during the second sub-period. The second dummy voltage VDUM2 is applied to the boundary word lines BWL1 and BWL2 during the third subperiod. During the first sub-period, the program forcing voltage may be applied to the bit line BL, so that the program forcing voltage may reach the channel of the selection sub-block SB1.

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간과 제2 서브 구간 동안, 상부 서브 블록에 해당하는 제2 서브 블록(SB2)와 제3 서브 블록(SB3)의 경계 워드라인들 워드라인들(BWL1, BWL2)을 제외한 내부 워드라인들에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가되고, 프로그램 수행 구간(PGME)의 제3 서브 구간 동안, 제2 서브 블록(SB2)와 제3 서브 블록(SB3) 내부 워드라인들에는 제1 패스 전압(VPASS1)보다 낮은 레벨을 가지는 제2 패스 전압(VPASS2)이 인가된다. Boundary word lines and word lines BWL1 of the second sub-block SB2 and the third sub-block SB3 corresponding to the upper sub-block during the first and second sub-periods of the program execution period PGME; BWL2), the first pass voltage VPASS1 is applied to internal word lines, and during the third sub-period of the program execution period PGME, the second sub-block SB2 and the third sub-block SB3 generate internal words. A second pass voltage VPASS2 having a lower level than the first pass voltage VPASS1 is applied to the lines.

프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에서 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴오프 전압(VSOFF)이 인가되고 경계 워드라인들(BWL1, BWL2)에는 턴오프 전압(VOFF)이 각각 인가되고, 다른 전압들은 도 17을 참조하여 전술한 바와 같다.In the program recovery period PGMRC, the turn-off voltage VSOFF is applied to the string select line SSL and the turn-off voltage VOFF is applied to the boundary word lines BWL1 and BWL2, respectively, and the other voltages are as shown in FIG. 17 . As described above with reference.

이와 같이, 제3 서브 구간 동안에는 경계 워드라인들(BWL1, BWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)을 인가함으로써, 상부 서브 블록에 해당하는 제2 서브 블록(SB2)와 제3 서브 블록(SB3)의 내부 워드라인들이 제3 서브 구간 동안에 제1 서브 블록(SB1)으로부터 받을 수 있는 패스 디스터브를 방지할 수 있다.As such, by applying the second dummy voltage VDUM2 to the boundary word lines BWL1 and BWL2 during the third sub-period, the second sub-block SB2 and the third sub-block SB3 corresponding to the upper sub-block are formed. It is possible to prevent path disturb that internal word lines of can receive from the first sub block SB1 during the third sub period.

도 29는 도 27의 메모리 블록의 서브 블록들에 대한 프로그램 방법의 실시예를 나타낸다.FIG. 29 illustrates an embodiment of a programming method for sub-blocks of the memory block of FIG. 27 .

도 29에서 제1 서브 블록(SB1)은 메모리 셀들(MC1~MC4)을 포함하고, 제2 서브 블록(SB2)은 메모리 셀들(MC5~MC8)을 포함하고, 제3 서브 블록(SB3)은 메모리 셀들(MC9~MC12)을 포함할 수 있다. 메모리 셀(MC5)은 경계 워드라인(BWL1)에 연결될 수 있고, 메모리 셀(MC9)은 경계 워드라인(BWL2)에 연결될 수 있다. 29 , the first sub-block SB1 includes memory cells MC1 to MC4, the second sub-block SB2 includes memory cells MC5 to MC8, and the third sub-block SB3 includes memory cells MC5 to MC8. Cells MC9 to MC12 may be included. The memory cell MC5 may be connected to the boundary word line BWL1 , and the memory cell MC9 may be connected to the boundary word line BWL2 .

도 29에는 전술한 프리차지 구간(PPC), 부스팅 구간(PBST), 프로그램 실행 구간(PGME) 및 프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에서의 전압들이 도시되어 있다.29 illustrates voltages in the aforementioned precharge period (PPC), boosting period (PBST), program execution period (PGME), and program recovery period (PGMRC).

도 29에는 제2 서브 블록(SB1)에 대한 프로그램을 수행하는 경우가 도시되어 있다. 이 경우, 제2 서브 블록(SB2)은 선택 서브 블록에 해당하고, 제3 서브 블록(SB3)은 상부 서브 블록에 해당하고, 제1 서브 블록(SB1)은 하위 서브 블록에 해당한다.29 shows a case of performing a program for the second sub-block SB1. In this case, the second sub-block SB2 corresponds to the selected sub-block, the third sub-block SB3 corresponds to the upper sub-block, and the first sub-block SB1 corresponds to the lower sub-block.

프리차지 구간(PPC)과 부스팅 구간(PBST)에서의 동작은 도 28과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.Operations in the precharge period (PPC) and the boosting period (PBST) are the same as those of FIG. 28, so detailed descriptions are omitted.

프로그램 수행 구간(PGME)에서 비트라인(BL)에는 프로그램 금지 전압(VINH) 또는 프로그램 허용 전압(VPER)이 인가될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴-온 전압(VSON)이 인가될 수 있다. 또한, 제2 서브 블록(SB2)의 선택 워드라인에는 프로그램 전압(VPGM)이 인가되고, 제2 서브 블록(SB2)의 비선택 워드라인들에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가되고 경계 워드라인(BWL1)에는 제1 더미 전압(VDUM1)이 인가되고, 하위 서브 블록에 해당하는 제1 서브 블록(SB1)의 워드라인들에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가될 수 있다.In the program execution period PGME, the program inhibit voltage VINH or the program allow voltage VPER may be applied to the bit line BL, and the turn-on voltage VSON may be applied to the string select line SSL. there is. In addition, the program voltage VPGM is applied to the selected word line of the second sub-block SB2, the first pass voltage VPASS1 is applied to the unselected word lines of the second sub-block SB2, and the boundary word line A first dummy voltage VDUM1 may be applied to BWL1, and a first pass voltage VPASS1 may be applied to word lines of the first sub-block SB1 corresponding to a lower sub-block.

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간 동안, 경계 워드라인(BWL2)에는 제1 더미 전압(DUM1)이 인가되고, 제2 서브 구간에는 제1 더미 전압(DUM1)이 제2 더미 전압(DUM2)로 하강되고, 제3 서브 구간 동안에는 경계 워드라인(BWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)이 인가된다.During the first sub-period of the program execution period PGME, the first dummy voltage DUM1 is applied to the boundary word line BWL2, and the first dummy voltage DUM1 is applied to the second dummy voltage DUM2 during the second sub-period. ), and the second dummy voltage VDUM2 is applied to the boundary word line BWL2 during the third subperiod.

프로그램 수행 구간(PGME)의 제1 서브 구간과 제2 서브 구간 동안, 상부 서브 블록에 해당하는 제3 서브 블록(SB3)의 경계 워드라인 워드라인들(BWL2)을 제외한 내부 워드라인들에는 제1 패스 전압(VPASS1)이 인가되고, 프로그램 수행 구간(PGME)의 제3 서브 구간 동안, 제3 서브 블록(SB3) 내부 워드라인들에는 제1 패스 전압(VPASS1)보다 낮은 레벨을 가지는 제2 패스 전압(VPASS2)이 인가된다. During the first sub-period and the second sub-period of the program execution period PGME, internal word lines excluding the boundary word line word lines BWL2 of the third sub-block SB3 corresponding to the upper sub-block have first and second sub-blocks. The pass voltage VPASS1 is applied, and during the third sub-period of the program execution period PGME, the second pass voltage having a lower level than the first pass voltage VPASS1 is applied to word lines inside the third sub-block SB3. (VPASS2) is applied.

프로그램 리커버리 구간(PGMRC)에서 스트링 선택 라인(SSL)에는 턴오프 전압(VSOFF)이 인가되고 경계 워드라인들(BWL1, BWL2)에는 턴오프 전압(VOFF)이 각각 인가되고, 다른 전압들은 도 17을 참조하여 전술한 바와 같다.In the program recovery period PGMRC, the turn-off voltage VSOFF is applied to the string select line SSL and the turn-off voltage VOFF is applied to the boundary word lines BWL1 and BWL2, respectively, and the other voltages are as shown in FIG. 17 . As described above with reference.

이와 같이, 제3 서브 구간 동안에는 경계 워드라인(BWL2)에는 제2 더미 전압(VDUM2)을 인가함으로써, 상부 서브 블록에 해당하는 제3 서브 블록(SB3)의 내부 워드라인들이 제3 서브 구간 동안에 제2 서브 블록(SB2)로부터 받을 수 있는 패스 디스터브를 방지할 수 있다.As such, by applying the second dummy voltage VDUM2 to the boundary word line BWL2 during the third sub-period, the internal word lines of the third sub-block SB3 corresponding to the upper sub-block are in the third sub-period. Path disturb that can be received from the 2nd sub-block (SB2) can be prevented.

도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 개략적으로 나타낸다.30 schematically shows a non-volatile memory device according to embodiments of the present invention.

도 30을 참조하면, 비휘발성 메모리 장치(1000)는 제1 반도체 층(L1) 및 제2 반도체 층(L2)을 포함할 수 있고, 제1 반도체 층(L1)은 제2 반도체 층(L2)에 대해 수직 방향(VD)으로 적층될 수 있다. 구체적으로, 제2 반도체 층(L2)은 제1 반도체 층(L1)에 대해 수직 방향(VD)으로 하부에 배치될 수 있고, 이에 따라, 제2 반도체 층(L2)은 기판에 가깝게 배치될 수 있다.Referring to FIG. 30 , the nonvolatile memory device 1000 may include a first semiconductor layer L1 and a second semiconductor layer L2, and the first semiconductor layer L1 is a second semiconductor layer L2. may be stacked in a vertical direction (VD) with respect to Specifically, the second semiconductor layer L2 may be disposed below the first semiconductor layer L1 in a vertical direction VD, and thus, the second semiconductor layer L2 may be disposed close to the substrate. there is.

일 실시예에서, 도 6의 메모리 셀 어레이(200)는 제1 반도체 층(L1)에 형성될 수 있고, 도 6의 어드레스 디코더(430), 페이지 버퍼 회로(410), 데이터 입출력 회로(420), 제어 회로(450) 및 전압 생성기(500)를 포함하는 주변 회로는 제2 반도체 층(L2)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 메모리 장치(1000)는 메모리 셀 어레이(200)가 주변 회로의 상부에 배치된 구조, 즉 COP(Cell Over Periphery) 구조를 가질 수 있다. COP 구조는 수평 방향 면적을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 비휘발성 메모리 장치(1000)의 집적도를 향상시킬 수 있다.In an embodiment, the memory cell array 200 of FIG. 6 may be formed on the first semiconductor layer L1, and may include the address decoder 430, the page buffer circuit 410, and the data input/output circuit 420 of FIG. , a control circuit 450 and a peripheral circuit including the voltage generator 500 may be formed on the second semiconductor layer L2. Accordingly, the memory device 1000 may have a structure in which the memory cell array 200 is disposed on top of a peripheral circuit, that is, a COP (Cell Over Periphery) structure. The COP structure can effectively reduce an area in a horizontal direction and improve the degree of integration of the nonvolatile memory device 1000 .

도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 비휘발성 메모리 장치를 나타내는 단면도이다.31 is a cross-sectional view illustrating a nonvolatile memory device according to example embodiments.

도 31을 참조하면, 비휘발성 메모리 장치(2000)는 C2C(chip to chip) 구조일 수 있다. C2C 구조는 제1 웨이퍼 상에 셀 영역(CELL)을 포함하는 상부 칩(제1 칩)을 제작하고, 제1 웨이퍼와 다른 제2 웨이퍼 상에 주변 회로 영역(PERI)을 포함하는 하부 칩(제2 칩)을 제작한 후, 상기 상부 칩과 상기 하부 칩을 본딩(bonding) 방식에 의해 서로 연결하는 것을 의미할 수 있다. 일례로, 상기 본딩 방식은 상부 칩의 최상부 메탈층에 형성된 본딩 메탈과 하부 칩의 최상부 메탈층에 형성된 본딩 메탈을 서로 전기적으로 연결하는 방식을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 본딩 메탈이 구리(Cu)로 형성된 경우, 상기 본딩 방식은 Cu-to-Cu 본딩 방식일 수 있으며, 상기 본딩 메탈은 알루미늄(Al) 혹은 텅스텐(W)으로도 형성될 수 있다.Referring to FIG. 31 , the nonvolatile memory device 2000 may have a chip to chip (C2C) structure. The C2C structure fabricates an upper chip (first chip) including a cell region (CELL) on a first wafer, and a lower chip (first chip) including a peripheral circuit region (PERI) on a second wafer different from the first wafer. 2), and then connecting the upper chip and the lower chip by a bonding method. For example, the bonding method may refer to a method of electrically connecting the bonding metal formed on the uppermost metal layer of the upper chip and the bonding metal formed on the uppermost metal layer of the lower chip to each other. For example, when the bonding metal is formed of copper (Cu), the bonding method may be a Cu-to-Cu bonding method, and the bonding metal may also be formed of aluminum (Al) or tungsten (W).

비휘발성 메모리 장치(2000)의 주변 회로 영역(PERI)과 셀 영역(CELL) 각각은 외부 패드 본딩 영역(PA), 워드라인 본딩 영역(WLBA), 및 비트라인 본딩 영역(BLBA)을 포함할 수 있다.Each of the peripheral circuit area PERI and the cell area CELL of the nonvolatile memory device 2000 may include an external pad bonding area PA, a word line bonding area WLBA, and a bit line bonding area BLBA. there is.

주변 회로 영역(PERI)은 제1 기판(2210), 층간 절연층(2215), 제1 기판(2210)에 형성되는 복수의 회로 소자들(2220a, 2220b, 2220c), 복수의 회로 소자들(2220a, 2220b, 2220c) 각각과 연결되는 제1 메탈층(2230a, 2230b, 2230c), 제1 메탈층(2230a, 2230b, 2230c) 상에 형성되는 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 메탈층(2230a, 2230b, 2230c)은 상대적으로 전기적 비저항이 높은 텅스텐으로 형성될 수 있고, 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)은 상대적으로 전기적 비저항이 낮은 구리로 형성될 수 있다.The peripheral circuit region PERI includes a first substrate 2210, an interlayer insulating layer 2215, a plurality of circuit elements 2220a, 2220b, and 2220c formed on the first substrate 2210, and a plurality of circuit elements 2220a. , 2220b, 2220c) to include first metal layers 2230a, 2230b, and 2230c connected to each other, and second metal layers 2240a, 2240b, and 2240c formed on the first metal layers 2230a, 2230b, and 2230c. can In an embodiment, the first metal layers 2230a, 2230b, and 2230c may be formed of tungsten having a relatively high electrical resistivity, and the second metal layers 2240a, 2240b, and 2240c may be made of copper having a relatively low electrical resistivity. can be formed

본 명세서에서는 제1 메탈층(2230a, 2230b, 2230c)과 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)만 도시되고 설명되나, 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c) 상에 적어도 하나 이상의 메탈층이 더 형성될 수도 있다. 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)의 상부에 형성되는 하나 이상의 메탈층 중 적어도 일부는, 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)을 형성하는 구리보다 더 낮은 전기적 비저항을 갖는 알루미늄 등으로 형성될 수 있다.In this specification, only the first metal layers 2230a, 2230b, and 2230c and the second metal layers 2240a, 2240b, and 2240c are shown and described, but are not limited thereto, and the second metal layers 2240a, 2240b, and 2240c At least one or more metal layers may be further formed. At least some of the one or more metal layers formed on the second metal layers 2240a, 2240b, and 2240c are made of aluminum having a lower electrical resistivity than copper forming the second metal layers 2240a, 2240b, and 2240c. can be formed

층간 절연층(2215)은 복수의 회로 소자들(2220a, 2220b, 2220c), 제1 메탈층(2230a, 2230b, 2230c), 및 제2 메탈층(2240a, 2240b, 2240c)을 커버하도록 제1 기판(2210) 상에 배치되며, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다.The interlayer insulating layer 2215 covers the plurality of circuit elements 2220a, 2220b, and 2220c, the first metal layers 2230a, 2230b, and 2230c, and the second metal layers 2240a, 2240b, and 2240c on the first substrate. 2210, and may include an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, or the like.

워드라인 본딩 영역(WLBA)의 제2 메탈층(2240b) 상에 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)이 형성될 수 있다. 워드라인 본딩 영역(WLBA)에서, 주변 회로 영역(PERI)의 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)은 셀 영역(CELL)의 상부 본딩 메탈(2371b, 2372b)과 본딩 방식에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)과 상부 본딩 메탈(2371b, 2372b)은 알루미늄, 구리, 혹은 텅스텐 등으로 형성될 수 있다.Lower bonding metals 2271b and 2272b may be formed on the second metal layer 2240b of the word line bonding area WLBA. In the word line bonding area WLBA, the lower bonding metals 2271b and 2272b of the peripheral circuit area PERI may be electrically connected to the upper bonding metals 2371b and 2372b of the cell area CELL by a bonding method. , The lower bonding metals 2271b and 2272b and the upper bonding metals 2371b and 2372b may be formed of aluminum, copper, or tungsten.

셀 영역(CELL)은 적어도 하나의 메모리 블록을 제공할 수 있다. 셀 영역(CELL)은 제2 기판(2310)과 공통 소스 라인(2320)을 포함할 수 있다. 제2 기판(2310) 상에는, 제2 기판(2310)의 상면에 수직하는 제3 방향(VD)을 따라 복수의 워드라인들(2331, 2332, 2333, 2334, 2335, 2336, 2337, 2338; 2330)이 적층될 수 있다. 워드라인들(2330)의 상부 및 하부 각각에는 스트링 선택 라인들과 접지 선택 라인이 배치될 수 있으며, 스트링 선택 라인들과 접지 선택 라인 사이에 복수의 워드라인들(2330)이 배치될 수 있다.The cell area CELL may provide at least one memory block. The cell region CELL may include a second substrate 2310 and a common source line 2320 . On the second substrate 2310, a plurality of word lines 2331, 2332, 2333, 2334, 2335, 2336, 2337, 2338, and 2330 are provided along the third direction VD perpendicular to the upper surface of the second substrate 2310. ) can be stacked. String select lines and a ground select line may be disposed on upper and lower portions of the word lines 2330 , and a plurality of word lines 2330 may be disposed between the string select lines and the ground select line.

비트라인 본딩 영역(BLBA)에서, 채널 구조체(CH)는 제2 기판(2310)의 상면에 수직하는 방향(VD)으로 연장되어 워드라인들(2330), 스트링 선택 라인들, 및 접지 선택 라인을 관통할 수 있다. 채널 구조체(CH)는 데이터 저장층, 채널층, 및 매립 절연층 등을 포함할 수 있으며, 채널층은 제1 메탈층(2350c) 및 제2 메탈층(2360c)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 메탈층(2350c)은 비트라인 컨택일 수 있고, 제2 메탈층(2360c)은 비트라인일 수 있다. 일 실시예에서, 비트라인(2360c)은 제2 기판(2310)의 상면에 평행한 제2 수평 방향(HD2)을 따라 연장될 수 있다.In the bit line bonding area BLBA, the channel structure CH extends in a direction VD perpendicular to the upper surface of the second substrate 2310 to form word lines 2330, string select lines, and ground select lines. can penetrate The channel structure CH may include a data storage layer, a channel layer, and a buried insulating layer, and the channel layer may be electrically connected to the first metal layer 2350c and the second metal layer 2360c. For example, the first metal layer 2350c may be a bit line contact, and the second metal layer 2360c may be a bit line. In one embodiment, the bit line 2360c may extend along the second horizontal direction HD2 parallel to the upper surface of the second substrate 2310 .

도 31의 예에서, 채널 구조체(CH)와 비트라인(2360c) 등이 배치되는 영역이 비트라인 본딩 영역(BLBA)으로 정의될 수 있다. 비트라인(2360c)은 비트라인 본딩 영역(BLBA)에서 주변 회로 영역(PERI)에서 페이지 버퍼(2393)를 제공하는 회로 소자들(2220c)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일례로, 비트라인(2360c)은 주변 회로 영역(PERI)에서 상부 본딩 메탈(2371c, 2372c)과 연결되며, 상부 본딩 메탈(2371c, 2372c)은 페이지 버퍼(2393)의 회로 소자들(2220c)에 연결되는 하부 본딩 메탈(2271c, 2272c)과 연결될 수 있다.In the example of FIG. 31 , a region where the channel structure CH and the bit line 2360c are disposed may be defined as a bit line bonding region BLBA. The bit line 2360c may be electrically connected to the circuit elements 2220c providing the page buffer 2393 in the peripheral circuit area PERI in the bit line bonding area BLBA. For example, the bit line 2360c is connected to upper bonding metals 2371c and 2372c in the peripheral circuit area PERI, and the upper bonding metals 2371c and 2372c are connected to circuit elements 2220c of the page buffer 2393. It may be connected to the connected lower bonding metals 2271c and 2272c.

워드라인 본딩 영역(WLBA)에서, 워드라인들(2330)은 제1 수평 방향(HD1)에 수직하면서 제2 기판(310)의 상면에 평행한 제2 수평 방향(HD2)을 따라 연장될 수 있으며, 복수의 셀 컨택 플러그들(2341, 2342, 2343, 2344, 2345, 2346, 3347; 3340)과 연결될 수 있다. 워드라인들(2330)과 셀 컨택 플러그들(2340)은, 제1 수평 방향(HD1)을 따라 워드라인들(2330) 중 적어도 일부가 서로 다른 길이로 연장되어 제공하는 패드들에서 서로 연결될 수 있다. 워드라인들(2330)에 연결되는 셀 컨택 플러그들(2340)의 상부에는 제1 메탈층(2350b)과 제2 메탈층(2360b)이 차례로 연결될 수 있다. 셀 컨택 플러그들(2340)은 워드라인 본딩 영역(WLBA)에서 셀 영역(CELL)의 상부 본딩 메탈(2371b, 2372b)과 주변 회로 영역(PERI)의 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)을 통해 주변 회로 영역(PERI)과 연결될 수 있다.In the word line bonding area WLBA, the word lines 2330 may extend along a second horizontal direction HD2 perpendicular to the first horizontal direction HD1 and parallel to the upper surface of the second substrate 310. , may be connected to a plurality of cell contact plugs 2341, 2342, 2343, 2344, 2345, 2346, 3347; 3340. The word lines 2330 and the cell contact plugs 2340 may be connected to each other at pads provided by extending different lengths from at least some of the word lines 2330 along the first horizontal direction HD1. . A first metal layer 2350b and a second metal layer 2360b may be sequentially connected to upper portions of the cell contact plugs 2340 connected to the word lines 2330 . The cell contact plugs 2340 are connected to peripheral circuits in the word line bonding area WLBA through the upper bonding metals 2371b and 2372b of the cell area CELL and the lower bonding metals 2271b and 2272b of the peripheral circuit area PERI. It may be connected to the area PERI.

셀 컨택 플러그들(2340)은 주변 회로 영역(PERI)에서 어드레스 디코더 또는 로우 디코더(2394)를 형성하는 회로 소자들(2220b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 로우 디코더(2394)를 형성하는 회로 소자들(2220b)의 동작 전압은, 페이지 버퍼(2393)를 형성하는 회로 소자들(2220c)의 동작 전압과 다를 수 있다. 일례로, 페이지 버퍼(2393)를 형성하는 회로 소자들(2220c)의 동작 전압이 로우 디코더(2394)를 형성하는 회로 소자들(2220b)의 동작 전압보다 클 수 있다.The cell contact plugs 2340 may be electrically connected to circuit elements 2220b forming the address decoder or row decoder 2394 in the peripheral circuit area PERI. In one embodiment, the operating voltage of the circuit elements 2220b forming the row decoder 2394 may be different from the operating voltage of the circuit elements 2220c forming the page buffer 2393. For example, the operating voltage of the circuit elements 2220c forming the page buffer 2393 may be higher than the operating voltage of the circuit elements 2220b forming the row decoder 2394 .

외부 패드 본딩 영역(PA)에는 공통 소스 라인 컨택 플러그(2380)가 배치될 수 있다. 공통 소스 라인 컨택 플러그(2380)는 금속, 금속 화합물, 또는 폴리실리콘 등의 도전성 물질로 형성되며, 공통 소스 라인(2320)과 전기적으로 연결될 수 있다. 공통 소스 라인 컨택 플러그(2380) 상부에는 제1 메탈층(2350a)과 제2 메탈층(2360a)이 차례로 적층될 수 있다. 일례로, 공통 소스 라인 컨택 플러그(2380), 제1 메탈층(2350a), 및 제2 메탈층(2360a)이 배치되는 영역은 외부 패드 본딩 영역(PA)으로 정의될 수 있다.A common source line contact plug 2380 may be disposed in the external pad bonding area PA. The common source line contact plug 2380 is formed of a conductive material such as metal, metal compound, or polysilicon, and may be electrically connected to the common source line 2320 . A first metal layer 2350a and a second metal layer 2360a may be sequentially stacked on the common source line contact plug 2380 . For example, an area where the common source line contact plug 2380, the first metal layer 2350a, and the second metal layer 2360a are disposed may be defined as an external pad bonding area PA.

한편, 외부 패드 본딩 영역(PA)에는 입출력 패드들(2205, 2305)이 배치될 수 있다. 제1 기판(2210)의 하부에는 제1 기판(2210)의 하면을 덮는 하부 절연막(2201) 이 형성될 수 있으며, 하부 절연막(2201) 상에 제1 입출력 패드(2205)가 형성될 수 있다. 제1 입출력 패드(2205)는 제1 입출력 컨택 플러그(2203)를 통해 주변 회로 영역(PERI)에 배치되는 복수의 회로 소자들(2220a, 2220b, 2220c) 중 적어도 하나와 연결되며, 하부 절연막(2201)에 의해 제1 기판(2210)과 분리될 수 있다. 또한, 제1 입출력 컨택 플러그(2203)와 제1 기판(2210) 사이에는 측면 절연막이 배치되어 제1 입출력 컨택 플러그(2203)와 제1 기판(2210)을 전기적으로 분리할 수 있다.Meanwhile, input/output pads 2205 and 2305 may be disposed in the external pad bonding area PA. A lower insulating film 2201 covering a lower surface of the first substrate 2210 may be formed under the first substrate 2210, and a first input/output pad 2205 may be formed on the lower insulating film 2201. The first input/output pad 2205 is connected to at least one of the plurality of circuit elements 2220a, 2220b, and 2220c arranged in the peripheral circuit area PERI through the first input/output contact plug 2203, and the lower insulating layer 2201 ) may be separated from the first substrate 2210. In addition, a side insulating layer may be disposed between the first input/output contact plug 2203 and the first substrate 2210 to electrically separate the first input/output contact plug 2203 from the first substrate 2210 .

제2 기판(2310)의 상부에는 제2 기판(2310)의 상면을 덮는 상부 절연막(2301)이 형성될 수 있으며, 상부 절연막(2301) 상에 제2 입출력 패드(2305)가 배치될 수 있다. 제2 입출력 패드(2305)는 제2 입출력 컨택 플러그(2303)를 통해 주변 회로 영역(PERI)에 배치되는 복수의 회로 소자들(2220a, 2220b, 2220c) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 입출력 패드(2305)는 회로 소자(2220a)와 전기적으로 연결될 수 있다.An upper insulating layer 2301 covering the upper surface of the second substrate 2310 may be formed on the second substrate 2310, and second input/output pads 2305 may be disposed on the upper insulating layer 2301. The second input/output pad 2305 may be connected to at least one of the plurality of circuit elements 2220a, 2220b, and 2220c disposed in the peripheral circuit area PERI through the second input/output contact plug 2303. In one embodiment, the second input/output pad 2305 may be electrically connected to the circuit element 2220a.

실시예에 따라서, 제2 입출력 컨택 플러그(2303)가 배치되는 영역에는 제2 기판(2310) 및 공통 소스 라인(2320) 등이 배치되지 않을 수 있다. 또한, 제2 입출력 패드(2305)는 제3 방향(D3)에서 워드라인들(2380)과 오버랩되지 않을 수 있다. 제2 입출력 컨택 플러그(2303)는 제2 기판(2310)의 상면에 평행한 방향에서 제2 기판(2310)과 분리되며, 셀 영역(CELL)의 층간 절연층(2315)을 관통하여 제2 입출력 패드(2305)에 연결될 수 있다.Depending on the embodiment, the second substrate 2310 and the common source line 2320 may not be disposed in the region where the second input/output contact plug 2303 is disposed. Also, the second input/output pad 2305 may not overlap the word lines 2380 in the third direction D3. The second input/output contact plug 2303 is separated from the second substrate 2310 in a direction parallel to the top surface of the second substrate 2310, and penetrates the interlayer insulating layer 2315 of the cell region CELL to form the second input/output contact plug. It can be connected to pad 2305.

실시예에 따라서, 제1 입출력 패드(2205)와 제2 입출력 패드(2305)는 선택적으로 형성될 수 있다. 일례로, 비휘발성 메모리 장치(2000)는 제1 기판(2201)의 상부에 배치되는 제1 입출력 패드(2205)만을 포함하거나, 또는 제2 기판(2301)의 상부에 배치되는 제2 입출력 패드(2305)만을 포함할 수 있다. 또는, 메모리 장치(2000)가 제1 입출력 패드(2205)와 제2 입출력 패드(2305)를 모두 포함할 수도 있다.According to embodiments, the first input/output pad 2205 and the second input/output pad 2305 may be selectively formed. For example, the non-volatile memory device 2000 includes only the first input/output pad 2205 disposed on the first substrate 2201, or the second input/output pad 2205 disposed on the second substrate 2301 ( 2305) may be included. Alternatively, the memory device 2000 may include both the first input/output pad 2205 and the second input/output pad 2305 .

셀 영역(CELL)과 주변 회로 영역(PERI) 각각에 포함되는 외부 패드 본딩 영역(PA)과 비트라인 본딩 영역(BLBA) 각각에는 최상부 메탈층의 메탈 패턴이 더미 패턴(dummy pattern)으로 존재하거나, 최상부 메탈층이 비어있을 수 있다.In each of the external pad bonding area PA and the bit line bonding area BLBA included in the cell area CELL and the peripheral circuit area PERI, the metal pattern of the uppermost metal layer exists in a dummy pattern, or The top metal layer may be empty.

비휘발성 메모리 장치(2000)는 외부 패드 본딩 영역(PA)에서, 셀 영역(CELL)의 최상부 메탈층에 형성된 상부 메탈 패턴(2372a)에 대응하여 주변 회로 영역(PERI)의 최상부 메탈층에 셀 영역(CELL)의 상부 메탈 패턴(2372a)과 동일한 형태의 하부 메탈 패턴(2273a)을 형성할 수 있다. 주변 회로 영역(PERI)의 최상부 메탈층에 형성된 하부 메탈 패턴(2273a)은 주변 회로 영역(PERI)에서 별도의 콘택과 연결되지 않을 수 있다. 이와 유사하게, 외부 패드 본딩 영역(PA)에서 주변 회로 영역(PERI)의 최상부 메탈층에 형성된 하부 메탈 패턴(2273a)에 대응하여 셀 영역(CELL)의 상부 메탈층에 주변 회로 영역(PERI)의 하부 메탈 패턴(2273a)과 동일한 형태의 상부 메탈 패턴(2372a)을 형성할 수도 있다.In the nonvolatile memory device 2000, in the external pad bonding area PA, the cell area is formed on the uppermost metal layer of the peripheral circuit area PERI corresponding to the upper metal pattern 2372a formed on the uppermost metal layer of the cell area CELL. A lower metal pattern 2273a having the same shape as the upper metal pattern 2372a of the cell may be formed. The lower metal pattern 2273a formed on the uppermost metal layer of the peripheral circuit area PERI may not be connected to a separate contact in the peripheral circuit area PERI. Similarly, in the external pad bonding area PA, the upper metal layer of the cell area CELL corresponds to the lower metal pattern 2273a formed on the uppermost metal layer of the peripheral circuit area PERI. An upper metal pattern 2372a having the same shape as the lower metal pattern 2273a may be formed.

워드라인 본딩 영역(WLBA)의 제2 메탈층(2240b) 상에는 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)이 형성될 수 있다. 워드라인 본딩 영역(WLBA)에서, 주변 회로 영역(PERI)의 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)은 셀 영역(CELL)의 상부 본딩 메탈(2371b, 2372b)과 본딩 방식에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.Lower bonding metals 2271b and 2272b may be formed on the second metal layer 2240b of the word line bonding area WLBA. In the word line bonding area WLBA, the lower bonding metals 2271b and 2272b of the peripheral circuit area PERI may be electrically connected to the upper bonding metals 2371b and 2372b of the cell area CELL by a bonding method. .

또한, 비트라인 본딩 영역(BLBA)에서, 주변 회로 영역(PERI)의 최상부 메탈층에 형성된 하부 메탈 패턴(2252)에 대응하여 셀 영역(CELL)의 최상부 메탈층에 주변 회로 영역(PERI)의 하부 메탈 패턴(2252)과 동일한 형태의 상부 메탈 패턴(2392)을 형성할 수 있다. 셀 영역(CELL)의 최상부 메탈층에 형성된 상부 메탈 패턴(2392) 상에는 콘택을 형성하지 않을 수 있다.In addition, in the bit line bonding area BLBA, the uppermost metal layer of the cell area CELL corresponds to the lower metal pattern 2252 formed on the uppermost metal layer of the peripheral circuit area PERI. An upper metal pattern 2392 having the same shape as the metal pattern 2252 may be formed. A contact may not be formed on the upper metal pattern 2392 formed on the uppermost metal layer of the cell region CELL.

전술한 워드라인 전압들이 주변 회로 영역(PERI)의 하부 본딩 메탈(2271b, 2272b)과 셀 영역(CELL)의 상부 본딩 메탈(2371b, 2372b)을 통하여 셀 영역(CELL)의 적어도 하나의 메모리 블록에 제공될 수 있다.The aforementioned word line voltages are applied to at least one memory block of the cell area CELL through the lower bonding metals 2271b and 2272b of the peripheral circuit area PERI and the upper bonding metals 2371b and 2372b of the cell area CELL. can be provided.

도 32는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템을 나타내는 블록도이다. 32 is a block diagram illustrating an electronic system including a semiconductor device according to example embodiments.

도 32를 참조하면, 전자 시스템(3000)은 반도체 장치(3100) 및 반도체 장치(3100)와 전기적으로 연결되는 컨트롤러(3200)를 포함할 수 있다. 전자 시스템(3000)은 하나 또는 복수의 반도체 장치들(3100)을 포함하는 스토리지 장치(storage device) 또는 스토리지 장치를 포함하는 전자 장치(electronic device)일 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템(3000)은 하나 또는 복수의 반도체 장치들(3100)을 포함하는 에스에스디(Solid State Drive: SSD) 장치, 유에스비(Universal Serial Bus: USB), 컴퓨팅 시스템, 의료 장치 또는 통신 장치일 수 있다. Referring to FIG. 32 , the electronic system 3000 may include a semiconductor device 3100 and a controller 3200 electrically connected to the semiconductor device 3100 . The electronic system 3000 may be a storage device including one or a plurality of semiconductor devices 3100 or an electronic device including the storage device. For example, the electronic system 3000 may be a solid state drive (SSD) device including one or a plurality of semiconductor devices 3100, a universal serial bus (USB), a computing system, a medical device, or a communication device. may be a device.

반도체 장치(3100)는 비휘발성 메모리 장치일 수 있으며, 예를 들어, 도 내지 도 15, 도 18 및 도 27을 참조하여 상술한 비휘발성 메모리 장치일 수 있다. 반도체 장치(3100)는 제1 구조물(3100F) 및 제1 구조물(3100F) 상의 제2 구조물(3100S)을 포함할 수 있다. 제1 구조물(3100F)은 디코더 회로(3110), 페이지 버퍼 회로(3120), 및 로직 회로(3130)를 포함하는 주변 회로 구조물일 수 있다. 제2 구조물(3100S)은 비트라인(BL), 공통 소스 라인(CSL), 워드라인들(WL), 제1 및 제2 게이트 상부 라인들(UL1, UL2), 제1 및 제2 게이트 하부 라인들(LL1, LL2), 및 비트 라인(BL)과 공통 소스 라인(CSL) 사이의 메모리 낸드 스트링들(CSTR)을 포함하는 메모리 셀 구조물일 수 있다.The semiconductor device 3100 may be a non-volatile memory device, and may be, for example, the non-volatile memory device described above with reference to FIGS. 15 to 15, 18, and 27 . The semiconductor device 3100 may include a first structure 3100F and a second structure 3100S on the first structure 3100F. The first structure 3100F may be a peripheral circuit structure including a decoder circuit 3110 , a page buffer circuit 3120 , and a logic circuit 3130 . The second structure 3100S includes a bit line BL, a common source line CSL, word lines WL, first and second gate upper lines UL1 and UL2, and first and second gate lower lines. LL1 and LL2, and memory NAND strings CSTR between the bit line BL and the common source line CSL.

제2 구조물(3100S)에서, 각각의 메모리 낸드 스트링들(CSTR)은 공통 소스 라인(CSL)에 인접하는 하부 트랜지스터들(LT1, LT2), 비트 라인(BL)에 인접하는 상부 트랜지스터들(UT1, UT2), 및 하부 트랜지스터들(LT1, LT2)과 상부 트랜지스터들(UT1, UT2) 사이에 배치되는 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)을 포함할 수 있다. 하부 트랜지스터들(LT1, LT2)의 개수와 상부 트랜지스터들(UT1, UT2)의 개수는 실시예들에 따라 다양하게 변형될 수 있다. In the second structure 3100S, each of the memory NAND strings CSTR includes lower transistors LT1 and LT2 adjacent to the common source line CSL and upper transistors UT1 adjacent to the bit line BL. UT2), and a plurality of memory cell transistors MCT disposed between the lower transistors LT1 and LT2 and the upper transistors UT1 and UT2. The number of lower transistors LT1 and LT2 and the number of upper transistors UT1 and UT2 may be variously modified according to embodiments.

예시적인 실시예들에서, 상부 트랜지스터들(UT1, UT2)은 스트링 선택 트랜지스터를 포함할 수 있고, 하부 트랜지스터들(LT1, LT2)은 그라운드 선택 트랜지스터를 포함할 수 있다. 하부 게이트 라인들(LL1, LL2)은 각각 하부 트랜지스터들(LT1, LT2)의 게이트 전극일 수 있다. 워드 라인들(WL)은 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)의 게이트 전극들일 수 있고, 상부 게이트 라인들(UL1, UL2)은 각각 상부 트랜지스터들(UT1, UT2)의 게이트 전극일 수 있다. In example embodiments, the upper transistors UT1 and UT2 may include string select transistors, and the lower transistors LT1 and LT2 may include ground select transistors. The lower gate lines LL1 and LL2 may be gate electrodes of the lower transistors LT1 and LT2, respectively. The word lines WL may be gate electrodes of the memory cell transistors MCT, and the upper gate lines UL1 and UL2 may be gate electrodes of the upper transistors UT1 and UT2, respectively.

예시적인 실시예들에서, 하부 트랜지스터들(LT1, LT2)은 직렬 연결된 하부 소거 제어 트랜지스터(LT1) 및 그라운드 선택 트랜지스터(LT2)를 포함할 수 있다. 상부 트랜지스터들(UT1, UT2)은 직렬 연결된 스트링 선택 트랜지스터(UT1) 및 상부 소거 제어 트랜지스터(UT2)를 포함할 수 있다. 하부 소거 제어 트랜지스터(LT1) 및 상부 소거 제어 트랜지스터(UT1) 중 적어도 하나는 GIDL 현상을 이용하여 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)에 저장된 데이터를 삭제하는 소거 동작에 이용될 수 있다.In example embodiments, the lower transistors LT1 and LT2 may include a lower erase control transistor LT1 and a ground select transistor LT2 connected in series. The upper transistors UT1 and UT2 may include a string select transistor UT1 and an upper erase control transistor UT2 connected in series. At least one of the lower erase control transistor LT1 and the upper erase control transistor UT1 may be used for an erase operation of erasing data stored in the memory cell transistors MCT by using the GIDL phenomenon.

공통 소스 라인(CSL), 제1 및 제2 하부 게이트 라인들(LL1, LL2), 워드 라인들(WL), 및 제1 및 제2 상부 게이트 라인들(UL1, UL2)은, 제1 구조물(3100F) 내에서 제2 구조물(3100S)까지 연장되는 제1 연결 배선들(3115)을 통해 디코더 회로(3110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 비트 라인들(BL)은 제1 구조물(3100F) 내에서 제2 구조물(3100S)까지 연장되는 제2 연결 배선들(3125)을 통해 페이지 버퍼 회로(3120)와 전기적으로 연결될 수 있다.The common source line CSL, the first and second lower gate lines LL1 and LL2, the word lines WL, and the first and second upper gate lines UL1 and UL2 have a first structure ( 3100F) may be electrically connected to the decoder circuit 3110 through first connection wires 3115 extending to the second structure 3100S. The bit lines BL may be electrically connected to the page buffer circuit 3120 through second connection lines 3125 extending from the first structure 3100F to the second structure 3100S.

제1 구조물(3100F)에서, 디코더 회로(1110) 및 페이지 버퍼 회로(3120)는 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT) 중 적어도 하나의 선택 메모리 셀 트랜지스터에 대한 제어 동작을 실행할 수 있다. 디코더 회로(3110) 및 페이지 버퍼 회로(3120)는 로직 회로(3130)에 의해 제어될 수 있다. 반도체 장치(3000)는 로직 회로(3130)와 전기적으로 연결되는 입출력 패드(3101)를 통해, 컨트롤러(3200)와 통신할 수 있다. 입출력 패드(3101)는 제1 구조물(3100F) 내에서 제2 구조물(3100S)까지 연장되는 입출력 연결 배선(3135)을 통해 로직 회로(3130)와 전기적으로 연결될 수 있다. In the first structure 3100F, the decoder circuit 1110 and the page buffer circuit 3120 may execute a control operation on at least one selected memory cell transistor among the plurality of memory cell transistors MCT. The decoder circuit 3110 and the page buffer circuit 3120 may be controlled by the logic circuit 3130 . The semiconductor device 3000 may communicate with the controller 3200 through the input/output pad 3101 electrically connected to the logic circuit 3130 . The input/output pad 3101 may be electrically connected to the logic circuit 3130 through an input/output connection wire 3135 extending from the first structure 3100F to the second structure 3100S.

컨트롤러(3200)는 프로세서(3210), NAND 컨트롤러(3220), 및 호스트 인터페이스(1230)를 포함할 수 있다. 실시예들에 따라, 전자 시스템(3000)은 복수의 반도체 장치들(3100)을 포함할 수 있으며, 이 경우, 컨트롤러(3200)는 복수의 반도체 장치들(3000)을 제어할 수 있다.The controller 3200 may include a processor 3210 , a NAND controller 3220 , and a host interface 1230 . According to example embodiments, the electronic system 3000 may include a plurality of semiconductor devices 3100 , and in this case, the controller 3200 may control the plurality of semiconductor devices 3000 .

프로세서(3210)는 컨트롤러(3200)를 포함하는 전자 시스템(3000) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(3210)는 소정의 펌웨어에 따라 동작할 수 있으며, NAND 컨트롤러(3220)를 제어하여 반도체 장치(3100)에 액세스할 수 있다. NAND 컨트롤러(3220)는 반도체 장치(3100)와의 통신을 처리하는 NAND 인터페이스(3221)를 포함할 수 있다. NAND 인터페이스(3221)를 통해, 반도체 장치(3100)를 제어하기 위한 커맨드, 반도체 장치(1100)의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)에 기록하고자 하는 데이터, 반도체 장치(3100)의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)로부터 읽어오고자 하는 데이터 등이 전송될 수 있다. 호스트 인터페이스(3230)는 전자 시스템(1000)과 외부 호스트 사이의 통신 기능을 제공할 수 있다. 호스트 인터페이스(3230)를 통해 외부 호스트로부터 제어 명령을 수신하면, 프로세서(1210)는 제어 명령에 응답하여 반도체 장치(1100)를 제어할 수 있다.The processor 3210 may control the overall operation of the electronic system 3000 including the controller 3200 . The processor 3210 may operate according to predetermined firmware and access the semiconductor device 3100 by controlling the NAND controller 3220 . The NAND controller 3220 may include a NAND interface 3221 that processes communication with the semiconductor device 3100 . Through the NAND interface 3221, a command for controlling the semiconductor device 3100, data to be written to the memory cell transistors MCT of the semiconductor device 1100, and memory cell transistors MCT of the semiconductor device 3100 ), data to be read from can be transmitted. The host interface 3230 may provide a communication function between the electronic system 1000 and an external host. When a control command is received from an external host through the host interface 3230, the processor 1210 may control the semiconductor device 1100 in response to the control command.

본 발명의 실시 예에 따른 비휘발성 메모리 장치 혹은 스토리지 장치는 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장 될 수 있다.A nonvolatile memory device or storage device according to an embodiment of the present invention may be mounted using various types of packages.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although it has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can make the present invention various without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be understood that it can be modified and changed accordingly.

Claims (20)

비트 라인과 소스 라인 사이에 수직 방향으로 스트링 선택 트랜지스터, 복수의 메모리 셀들 및 접지 선택 트랜지스터가 직렬로 각각 배치되는 복수의 셀 스트링들을 포함하고, 상기 수직 방향으로 배치되는 복수의 스택들로 분할되고, 상기 복수의 스택들 각각은 상기 복수의 스택들의 경계에 인접하게 배치되는 적어도 하나의 더미 워드라인을 포함하는 적어도 하나의 메모리 블록; 및
프로그램 실행 구간에서 상기 복수의 셀 스트링들의 선택 워드라인에 프로그램 전압을 인가하면서, 상기 복수의 스택들 중 상기 선택 워드라인이 속한 선택 스택보다 상기 수직 방향으로 상부에 배치된 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 인가되는 더미 전압의 레벨이 상기 프로그램 실행 구간 동안에 감소되도록 프로그램 동작을 제어하는 제어 회로를 포함하는 비휘발성 메모리 장치.
a plurality of cell strings in which a string select transistor, a plurality of memory cells, and a ground select transistor are disposed in series in a vertical direction between a bit line and a source line, and are divided into a plurality of stacks disposed in the vertical direction; Each of the plurality of stacks includes at least one memory block including at least one dummy word line disposed adjacent to a boundary of the plurality of stacks; and
While applying a program voltage to a selected word line of the plurality of cell strings in a program execution period, the at least one upper stack disposed vertically higher than the selected stack to which the selected word line belongs among the plurality of stacks and a control circuit that controls a program operation such that a level of a dummy voltage applied to at least one dummy word line is reduced during the program execution period.
제1항에 있어서,
제어 신호에 기초하여 워드라인 전압들을 생성하는 전압 생성기; 및
로우 어드레스에 기초하여 상기 워드라인 전압들을 상기 적어도 하나의 메모리 블록에 제공하는 어드레스 디코더를 더 포함하고,
상기 제어 회로는 커맨드 및 상기 로우 어드레스에 기초하여 상기 전압 생성기와 상기 어드레스 디코더를 제어하는 비휘발성 메모리 장치.
According to claim 1,
a voltage generator for generating word line voltages based on the control signal; and
an address decoder providing the word line voltages to the at least one memory block based on a row address;
The control circuit controls the voltage generator and the address decoder based on a command and the row address.
제2항에 있어서,
상기 제어 회로는 상기 전압 생성기와 상기 어드레스 디코더를 제어하여
상기 프로그램 실행 구간의 제1 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 제1 더미 전압을 인가하고,
상기 프로그램 실행 구간의 제2 서브 구간에 상기 제1 더미 전압을 제2 더미 전압으로 감소시키고,
상기 제1 서브 구간과 상기 제2 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 워드라인들에 제1 패스 전압을 인가하고,
상기 프로그램 실행 구간의 제3 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 상기 제2 더미 전압을 인가하는 비휘발성 메모리 장치.
According to claim 2,
The control circuit controls the voltage generator and the address decoder to
applying a first dummy voltage to the at least one dummy word line of the at least one upper stack during a first sub-period of the program execution period;
reducing the first dummy voltage to a second dummy voltage in a second sub-period of the program execution period;
Applying a first pass voltage to word lines of the at least one upper stack during the first sub-period and the second sub-period;
and applying the second dummy voltage to the at least one dummy word line of the at least one upper stack during a third sub-period of the program execution period.
제3항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 전압 생성기와 상기 어드레스 디코더를 제어하여,
상기 제3 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 상기 워드라인들에 상기 제1 패스 전압보다 낮은 레벨을 갖는 제2 패스 전압을 인가하고, 상기 제2 패스 전압은 접지 전압 보다 높은 레벨을 가지는 비휘발성 메모리 장치.
4. The method of claim 3, wherein the control circuit controls the voltage generator and the address decoder,
During the third subperiod, a second pass voltage having a level lower than the first pass voltage is applied to the word lines of the at least one upper stack, and the second pass voltage has a level higher than the ground voltage. volatile memory device.
제3항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 전압 생성기와 상기 어드레스 디코더를 제어하여,
상기 제3 서브 구간 동안
상기 적어도 하나의 상부 스택의 상기 워드라인들 중 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 인접한 제1 워드라인을 제외한 제2 워드라인들에는 상기 제1 패스 전압보다 낮은 레벨을 갖는 제2 패스 전압을 인가하고, 상기 제1 워드라인에는 상기 제2 패스 전압보다 낮은 레벨을 갖는 제3 패스 전압을 인가하고, 상기 제2 패스 전압의 레벨은 접지 전압보다 높은 레벨을 가지는 비휘발성 메모리 장치.
4. The method of claim 3, wherein the control circuit controls the voltage generator and the address decoder,
During the third sub-interval
applying a second pass voltage having a level lower than the first pass voltage to second word lines other than a first word line adjacent to the at least one dummy word line among the word lines of the at least one upper stack; , A third pass voltage having a lower level than the second pass voltage is applied to the first word line, and the level of the second pass voltage is higher than a ground voltage.
제3항에 있어서,
상기 제어 회로는 상기 전압 생성기와 상기 어드레스 디코더를 제어하여,
상기 프로그램 실행 구간 동안 상기 선택 스택의 비선택 워드라인들에 상기 제1 패스 전압을 인가하는 비휘발성 메모리 장치.
According to claim 3,
The control circuit controls the voltage generator and the address decoder,
and applying the first pass voltage to unselected word lines of the selected stack during the program execution period.
제3항에 있어서,
상기 제1 더미 전압에 응답하여 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 연결되는 더미 메모리 셀들이 턴-온되고,
상기 제2 더미 전압에 응답하여 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 연결되는 더미 메모리 셀들이 턴-오프되는 비휘발성 메모리 장치.
According to claim 3,
Dummy memory cells connected to the at least one dummy word line are turned on in response to the first dummy voltage;
A nonvolatile memory device in which dummy memory cells connected to the at least one dummy word line are turned off in response to the second dummy voltage.
제3항에 있어서,
상기 제1 더미 전압은 접지 전압 보다 높은 레벨을 가지고,
상기 제2 더미 전압은 상기 접지 전압 레벨 또는 상기 접지 전압보다 높고 상기 제1 더미 전압 보다 낮은 레벨을 가지는 비휘발성 메모리 장치.
According to claim 3,
The first dummy voltage has a level higher than the ground voltage;
The second dummy voltage has a level greater than or equal to the ground voltage and lower than the first dummy voltage.
제2항에 있어서,
상기 복수의 스택들은 상기 복수의 스택들 중 상기 선택 워드라인이 속한 선택 스택보다 상기 수직 방향으로 상부에 배치된 적어도 하나의 하부 스택을 더 포함하고,
상기 제어 회로는 상기 전압 생성기와 상기 어드레스 디코더를 제어하여
상기 프로그램 실행 구간의 제1 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 제1 더미 전압을 인가하고,
상기 프로그램 실행 구간의 제2 서브 구간 동안 상기 제1 더미 전압을 제2 더미 전압으로 감소시키고,
상기 제1 서브 구간과 상기 제2 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 워드라인들에 제1 패스 전압을 인가하고,
상기 프로그램 실행 구간의 제3 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 상기 제2 더미 전압을 인가하는 비휘발성 메모리 장치.
According to claim 2,
The plurality of stacks further include at least one lower stack disposed above a selection stack to which the selected word line belongs among the plurality of stacks in the vertical direction,
The control circuit controls the voltage generator and the address decoder to
applying a first dummy voltage to the at least one dummy word line of the at least one upper stack during a first sub-period of the program execution period;
reducing the first dummy voltage to a second dummy voltage during a second sub-period of the program execution period;
Applying a first pass voltage to word lines of the at least one upper stack during the first sub-period and the second sub-period;
and applying the second dummy voltage to the at least one dummy word line of the at least one upper stack during a third sub-period of the program execution period.
제9항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 전압 생성기와 상기 어드레스 디코더를 제어하여,
상기 제3 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 상기 워드라인들에 상기 제1 패스 전압보다 낮은 레벨을 갖는 제2 패스 전압을 인가하고,
상기 프로그램 실행 구간 동안, 상기 적어도 하나의 하부 스택의 워드라인들에 상기 제1 패스 전압을 인가하고,
상기 제2 패스 전압의 레벨은 접지 전압보다 높은 비휘발성 메모리 장치.
10. The method of claim 9, wherein the control circuit controls the voltage generator and the address decoder,
Applying a second pass voltage having a lower level than the first pass voltage to the word lines of the at least one upper stack during the third subperiod;
Applying the first pass voltage to word lines of the at least one lower stack during the program execution period;
A level of the second pass voltage is higher than a ground voltage.
제9항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 전압 생성기와 상기 어드레스 디코더를 제어하여,
상기 제3 서브 구간 동안
상기 적어도 하나의 상부 스택의 상기 워드라인들 중 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 인접한 제1 워드라인을 제외한 제2 워드라인들에는 상기 제1 패스 전압보다 낮은 레벨을 갖는 제2 패스 전압을 인가하고, 상기 제1 워드라인에는 상기 제2 패스 전압보다 낮은 레벨을 갖는 제3 패스 전압을 인가하고,
상기 프로그램 실행 구간 동안, 상기 적어도 하나의 하부 스택의 워드라인들에 상기 제1 패스 전압을 인가하고,
상기 제2 패스 전압의 레벨은 접지 전압보다 높은 비휘발성 메모리 장치.
10. The method of claim 9, wherein the control circuit controls the voltage generator and the address decoder,
During the third sub-interval
applying a second pass voltage having a level lower than the first pass voltage to second word lines other than a first word line adjacent to the at least one dummy word line among the word lines of the at least one upper stack; , a third pass voltage having a level lower than that of the second pass voltage is applied to the first word line,
Applying the first pass voltage to word lines of the at least one lower stack during the program execution period;
A level of the second pass voltage is higher than a ground voltage.
제9항에 있어서,
상기 제어 회로는 상기 전압 생성기와 상기 어드레스 디코더를 제어하여,
상기 프로그램 실행 구간 동안 상기 선택 스택의 비선택 워드라인들에 상기 제1 패스 전압을 인가하고
상기 프로그램 실행 구간 동안, 상기 적어도 하나의 하부 스택의 워드라인들에 상기 제1 패스 전압을 인가하는 비휘발성 메모리 장치.
According to claim 9,
The control circuit controls the voltage generator and the address decoder,
Applying the first pass voltage to unselected word lines of the selected stack during the program execution period;
and applying the first pass voltage to word lines of the at least one lower stack during the program execution period.
제9항에 있어서,
상기 제어 회로는 상기 전압 생성기와 상기 어드레스 디코더를 제어하여,
상기 프로그램 실행 구간 동안 상기 선택 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 상기 제1 더미 전압을 인가하는 비휘발성 메모리 장치.
According to claim 9,
The control circuit controls the voltage generator and the address decoder,
and applying the first dummy voltage to the at least one dummy word line of the selection stack during the program execution period.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 연결되는 더미 메모리 셀들은 유효 데이터를 저장하지 않거나 단일 비트 데이터를 저장하는 비휘발성 메모리 장치.
According to claim 1,
Dummy memory cells connected to the at least one dummy word line do not store valid data or store single-bit data.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 메모리 블록과 제1 메탈 패드를 포함하는 메모리 셀 영역; 및
상기 제어 회로 및 제2 메탈 패드를 포함하고, 상기 제2 메탈 패드와 상기 제1 메탈 패드를 통하여 상기 메모리 셀 영역에 연결되는 주변 회로 영역을 더 포함하고,
상기 주변 회로 영역은
제어 신호에 기초하여 워드라인 전압들을 생성하는 전압 생성기; 및
로우 어드레스에 기초하여 상기 워드라인 전압들을 상기 적어도 하나의 메모리 블록에 제공하는 어드레스 디코더를 더 포함하고,
상기 어드레스 디코더는 상기 제2 메탈 패드와 상기 제1 메탈 패드를 통하여 상기 프로그램 전압 및 상기 더미 전압을 상기 제1 전압 및 상기 네거티브 전압을 상기 적어도 하나의 메모리 블록에 인가하는 비휘발성 메모리 장치.
According to claim 1,
a memory cell region including the at least one memory block and a first metal pad; and
a peripheral circuit region including the control circuit and a second metal pad and connected to the memory cell region through the second metal pad and the first metal pad;
The peripheral circuit area is
a voltage generator for generating word line voltages based on the control signal; and
an address decoder providing the word line voltages to the at least one memory block based on a row address;
The address decoder applies the program voltage, the dummy voltage, the first voltage, and the negative voltage to the at least one memory block through the second metal pad and the first metal pad.
제1항에 있어서,
제어 신호에 기초하여 워드라인 전압들을 생성하는 전압 생성기; 및
로우 어드레스에 기초하여 상기 워드라인 전압들을 상기 적어도 하나의 메모리 블록에 제공하는 어드레스 디코더를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 메모리 블록은 제1 반도체 층에 배치되고,
상기 제어 회로, 상기 전압 생성기 및 상기 어드레스 디코더는 제2 반도체 층에 배치되고,
상기 제1 반도체 층과 상기 제2 반도체 층은 상기 수직 방향으로 배치되는 비휘발성 메모리 장치
According to claim 1,
a voltage generator for generating word line voltages based on the control signal; and
an address decoder providing the word line voltages to the at least one memory block based on a row address;
the at least one memory block is disposed on a first semiconductor layer;
the control circuit, the voltage generator and the address decoder are disposed on a second semiconductor layer;
The first semiconductor layer and the second semiconductor layer are disposed in the vertical direction of the non-volatile memory device.
비트 라인과 소스 라인 사이에 수직 방향으로 스트링 선택 트랜지스터, 복수의 메모리 셀들 및 접지 선택 트랜지스터가 직렬로 각각 배치되는 복수의 셀 스트링들을 포함하는 적어도 하나의 메모리 블록을 복수의 스택들로 분할하는 단계(상기 복수의 스택들 각각은 상기 복수의 스택들의 경계에 인접하게 배치되는 적어도 하나의 더미 워드라인을 포함함);
프로그램 실행 구간에서 상기 복수의 셀 스트링들의 선택 워드라인에 프로그램 전압을 인가하는 단계; 및
상기 복수의 스택들 중 상기 선택 워드라인이 속한 선택 스택보다 상기 수직 방향으로 상부에 배치된 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 인가되는 더미 전압의 레벨을 상기 프로그램 실행 구간에서 감소시키는 단계를 포함하는 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법.
Dividing at least one memory block including a plurality of cell strings in which a string select transistor, a plurality of memory cells, and a ground select transistor are respectively arranged in series between a bit line and a source line in a vertical direction into a plurality of stacks ( each of the plurality of stacks includes at least one dummy word line disposed adjacent to a boundary of the plurality of stacks);
applying a program voltage to selected word lines of the plurality of cell strings in a program execution period; and
The level of the dummy voltage applied to the at least one dummy word line of at least one upper stack disposed vertically higher than the selected stack to which the selected word line belongs among the plurality of stacks is reduced during the program execution period. A method of programming a non-volatile memory device comprising the step of doing.
제17항에 있어서,
상기 더미 전압의 레벨을 상기 프로그램 실행 구간에서 감소시키는 단계는
상기 프로그램 실행 구간의 제1 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 제1 더미 전압을 인가하는 단계;
상기 프로그램 실행 구간의 제2 서브 구간에, 상기 제1 더미 전압을 제2 더미 전압으로 감소시키는 단계;
상기 제1 서브 구간과 상기 제2 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 워드라인들에 제1 패스 전압을 인가하는 단계; 및
상기 프로그램 실행 구간의 제3 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 더미 워드라인에 상기 제2 더미 전압을 인가하는 단계를 포함하는 비휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법.
According to claim 17,
The step of decreasing the level of the dummy voltage in the program execution period
applying a first dummy voltage to the at least one dummy word line of the at least one upper stack during a first sub-period of the program execution period;
reducing the first dummy voltage to a second dummy voltage in a second sub-period of the program execution period;
applying a first pass voltage to word lines of the at least one upper stack during the first sub-period and the second sub-period; and
and applying the second dummy voltage to the at least one dummy word line of the at least one upper stack during a third sub-period of the program execution period.
비트 라인과 소스 라인 사이에 수직 방향으로 스트링 선택 트랜지스터, 복수의 메모리 셀들 및 접지 선택 트랜지스터가 직렬로 각각 배치되는 복수의 셀 스트링들을 포함하고, 상기 수직 방향으로 배치되는 물리 블록보다 작은 복수의 서브 블록들로 분할되고, 상기 복수의 서브 블록들 각각은다른 서브 블록에 인접한 적어도 하나의 경계 워드라인과 상기 적어도 하나의 경계 워드라인을 제외한 내부 워드라인들을 포함하는 적어도 하나의 메모리 블록; 및
프로그램 실행 구간에서 상기 복수의 셀 스트링들의 선택 워드라인에 프로그램 전압을 인가하면서, 상기 복수의 서브 블록들 중 상기 선택 워드라인이 속한 선택 서브 블록보다 상기 수직 방향으로 상부에 배치된 적어도 하나의 상부 서브 블록의 상기 적어도 하나의 경계 워드라인에 인가되는 더미 전압의 레벨이 상기 프로그램 실행 구간에서 감소되도록 프로그램 동작을 제어하는 제어 회로를 포함하는 비휘발성 메모리 장치.
A plurality of cell strings in which a string select transistor, a plurality of memory cells, and a ground select transistor are disposed in series in a vertical direction between a bit line and a source line, respectively, and a plurality of sub blocks smaller than the physical blocks disposed in the vertical direction At least one memory block divided into sub-blocks, each of which includes at least one boundary word line adjacent to another sub-block and internal word lines excluding the at least one boundary word line; and
At least one upper sub block disposed above a selected sub block to which the selected word line belongs among the plurality of sub blocks in the vertical direction while applying a program voltage to a selected word line of the plurality of cell strings in a program execution period. and a control circuit that controls a program operation such that a level of a dummy voltage applied to the at least one boundary word line of a block is reduced during the program execution period.
제19항에 있어서,
제어 신호에 기초하여 워드라인 전압들을 생성하는 전압 생성기; 및
로우 어드레스에 기초하여 상기 워드라인 전압들을 상기 적어도 하나의 메모리 블록에 제공하는 어드레스 디코더를 더 포함하고,
상기 제어 회로는 커맨드 및 상기 로우 어드레스에 기초하여 상기 전압 생성기와 상기 어드레스 디코더를 제어하여
상기 프로그램 실행 구간의 제1 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 서브 블록의 상기 적어도 하나의 경계 워드라인에 제1 더미 전압을 인가하고,
상기 프로그램 실행 구간의 제2 서브 구간에 상기 제1 더미 전압을 제2 더미 전압으로 감소시키고,
상기 제1 서브 구간과 상기 제2 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 서브 블록의 내부 워드라인들에 제1 패스 전압을 인가하고,
상기 프로그램 실행 구간의 제3 서브 구간 동안 상기 적어도 하나의 상부 스택의 상기 적어도 하나의 경계 워드라인에 상기 제2 더미 전압을 인가하는 비휘발성 메모리 장치.



According to claim 19,
a voltage generator for generating word line voltages based on the control signal; and
an address decoder providing the word line voltages to the at least one memory block based on a row address;
The control circuit controls the voltage generator and the address decoder based on a command and the row address to
applying a first dummy voltage to the at least one boundary word line of the at least one upper sub-block during a first sub-period of the program execution period;
reducing the first dummy voltage to a second dummy voltage in a second sub-period of the program execution period;
Applying a first pass voltage to internal word lines of the at least one upper sub-block during the first sub-period and the second sub-period;
and applying the second dummy voltage to the at least one boundary word line of the at least one upper stack during a third sub-period of the program execution period.



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